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老旧单相逆变电源改造(旧设备是否可以硬件升级改造)

发布时间: 作者: 系统软件工程师 分类:电源技术知识库

厂房里那台用了十多年的单相逆变电源最近频繁跳闸,输出电压忽高忽低。拆开外壳后看到电解电容顶部鼓包,散热器上积了一层灰。旧设备是直接报废还是通过硬件升级改造继续用,现场人员最关心的就是这个问题。

老旧单相逆变电源硬件改造前先做七项检查

不是所有旧设备都值得改。改造前要把逆变电源从系统里隔离出来,断开交直流两侧开关,等直流母线电压降到36V以下再动手。下面这张表是现场检查的常规项目。

检查部位常见损坏情况对设备的
交流输入端子螺丝氧化、接线鼻变色接触电阻变大,端子过热
直流母线电容外壳鼓包、安全阀顶开纹波大,逆变器炸机的前兆
IGBT或MOSFET模块管壳裂纹、引脚烧黑输出缺相、保护误动作
驱动板电容小容量电解电容干涸驱动波形畸变,功率管发热
散热风机轴承卡涩、风叶断裂温升快速上升,过温跳停
输出滤波电感线圈发黑、绝缘漆脱落电感量下降,谐波增大
主控板元器件锈蚀、程序丢失显示乱码、输出异常

把这七项查完,心里就有底了。如果只有电容老化、风机损坏,属于常规更换,直接换原规格或稍高耐温等级的元器件就行。如果主控板烧了,或模块型号停产,就需要考虑硬件升级改造。

单相逆变电源硬件升级改造的三个实际方向

老旧设备硬件升级不是简单地把坏零件换掉,而是利用现代功率器件和控制方案提升整机可靠性。现场改造涉及三块核心内容。

旧控制板改成数字控制板

老设备多用模拟运放加比较器控制,温漂大且参数调起来麻烦。升级为数字信号处理器控制板后,输出电压稳定度变好,保护动作更灵敏。现场改造时保留原机箱和接线端子,把控制板固定孔位重新打孔,供电电源引自原辅助开关电源。改造前后要在输出端接假负载验证电压调整率。

功率模块升级替代

原机使用的老型号IGBT模块停产的话,[1]用同封装、同耐压、同电流等级的新系列模块替换。安装尺寸如果差几毫米,需要加工一块转接铝板。旧模块拆除后要把底板上的残余导热硅脂清理干净,再涂新硅脂,扭矩按模块说明书要求拧紧。驱动电阻的阻值要根据新模块栅极电荷量重新匹配,否则开关振铃会烧管子。

输出滤波器重新配置

旧的LC滤波参数是配合模拟控制设计的,更换数字控制后开关频率可能提高,滤波器参数也相应调整。用示波器测开关频率,按该频率的十分之一作为谐振点选择电感和电容值。改造后波形畸变率能明显下降。

单相逆变电源硬件升级改造的现场操作顺序

有一台2009年出厂的3kVA单相逆变器,故障现象是带载就报过流。现场按下面的顺序完成了升级改造。

一,断开输入输出开关,挂接地线,等待10分钟让直流母线电容放电。用万用表量母线电压确认安全后拆开外壳。

第二,拍照记录原机接线位置,拆下主控板和功率模块。对原输出接线柱做了标记,防止恢复时接错。

第三,把进线端子的氧化层用砂纸打磨掉,更换了六只电解电容。老电容是2007年产的,已经漏液。

第四,换上新功率模块,涂好硅脂。驱动板上的四只小电容一并换成105摄氏度耐温型号。

第五,通电之后用示波器测量IGBT的栅极波形,发现上升沿有振铃,把驱动电阻从10欧增大到22欧,振铃消失。

第六,输出端接上电阻负载,从空载调到满载,输出电压稳定在220伏,波动范围在百分之一以内。

整个过程用了四个小时,时间花在拆除旧主板和加工转接板上。

不具备硬件升级改造条件的旧逆变电源特征

现场也遇到过几类不值得碰的设备。外壳腐烂导致内部线路板腐蚀严重的,铜排氧化成黑色的,原机变压器浸漆层脱落且温升超标,这类设备即便换了控制板和模块,剩下的旧变压器和结构件也会出问题。原厂没有提供原理图或接线图、控制板程序代次过老的机型,缺少动作逻辑说明,改造后调试没有参照,不建议碰。

老旧单相逆变电源改造实施单位的选择

大型设备返厂维修运输成本高,周期长,现场硬件升级改造更划算。山东运电气有限公司在老旧单相逆变电源改造上有多年现场经历。他们的技术员带着测试仪器和常用器件上门,先检查旧机状态,再给出硬件升级方案。涉及到主控板程序升级和功率模块替换时,他们手里有完整的改造记录,能缩短现场调试时间。具体的改造费用要看设备容量、损坏程度和是否定制安装板材,这个需要查看网页上面的电话进行沟通,技术人员会根据实际配置提供报价。

硬件升级改造后的单相逆变电源,经过满载老化测试和输出谐波测试,在配电箱里重新找到了自己的位置。一台老设备能不能延续寿命,答案不在纸面上,而在拆开外壳后的每一个焊点里。

参考文献

  1. IGBT模块 — 来源:百度百科

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熟练掌握电源产品配套上位机软件的开发,包括编制控制方案,各功能模块的代码、以及能源管理系统(EMS)编写

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