第一部分：安全第一！维修前的准备工作
在进行任何操作之前,安全是绝对的首要原则，IGBT模块在变频器中工作在高电压、大电流状态下，内部储存有大量电荷，操作不当可能导致电击、设备损坏甚至人身伤害。
（图片来源网络，侵删）
必须遵守的安全规程：
-
断电并确认放电：
- 断开主电源：确保变频器与电网完全断开，并挂上“禁止合闸”的警示牌。
- 等待充分放电：断电后，变频器内部的电容（特别是直流母线电容）仍然会储存高压电，必须等待至少 5-15分钟，让电容通过预充电电阻自然放电。
- 强制放电（推荐）：为了安全起见，使用一个大功率、高电压的电阻（1kΩ, 50W），在直流母线的正极（P）和负极之间进行短接，确保电压彻底降为零。使用万用表测量P-N端电压，确认低于10V以下，才能进行后续操作。
-
静电防护：
- IGBT模块是静电敏感元件,维修时必须佩戴防静电手环，并将手环的另一端可靠接地。
- 保持工作环境干燥,避免穿着易产生静电的衣物（如化纤）。
-
工具准备：
（图片来源网络，侵删）- 万用表：必备，用于测量电压、电阻、通断。
- 绝缘电阻表（兆欧表）：用于测量绝缘电阻，判断是否有对地短路。
- 示波器：用于观察驱动波形，判断驱动电路是否正常。
- 电烙铁/热风枪：用于拆焊IGBT模块。
- 螺丝刀、扳手：用于拆装机箱。
- 酒精、无水酒精、清洁布：用于清洁电路板。
- 导热硅脂：用于更换新模块时涂抹。
第二部分：故障诊断——判断IGBT是否真的损坏了
在更换IGBT模块之前,必须确定它确实是故障点，因为IGBT的损坏往往是由驱动电路、供电电路或负载问题引起的，如果只更换模块而不排除根本原因，新模块很可能再次被烧毁。
诊断步骤：
目视检查
- 拆下IGBT模块后,仔细观察其外观。
- 常见现象：
- 炸裂或烧毁：模块有明显的裂纹、黑斑、烧焦痕迹。
- 引脚发黑/发绿：焊接点因过热而变色。
- 内部短路：从外观无法直接判断，需要后续测量。
静态电阻测量（断电状态下）
这是最关键的判断步骤,使用数字万用表的二极管档进行测量。
测量前，务必确保IGBT模块已从电路板上完全拆下！ 否则，电路板上其他元器件会影响测量结果。
（图片来源网络，侵删）
以一个典型的三相桥式IGBT模块为例（有P, N, U, V, W六个端子）：
-
测量C-E（集电极-发射极）之间的二极管特性：
- 将红表笔接P（+），黑表笔接U（或V、W），此时应测到一个4V ~ 0.9V的压降（这是模块内部续流二极管的正向压降）。
- 将表笔反过来,黑表笔接P（+），红表笔接U（或V、W），应显示“OL”或“1”（开路）。
- 将红表笔接N（-），黑表笔接U（或V、W），应显示“OL”或“1”。
- 将表笔反过来,黑表笔接N（-），红表笔接U（或V、W），应测到一个4V ~ 0.9V的压降。
- 对V相和W相重复以上测量。
-
判断短路情况：
- P-N短路：如果红表笔接P，黑表笔接N，有阻值（不是“OL”），则说明模块内部P-N之间已击穿短路。
- G-E短路：将万用表打到电阻档（20kΩ档），测量G（栅极）和E（发射极，即U/V/W）之间的电阻，正常情况下，正向和反向电阻值都应在几kΩ到几十kΩ之间，且不完全对称，如果测得电阻为0Ω或无穷大（“OL”），则说明栅极控制异常。
- C-E短路：如果P-U、P-V、P-W、N-U、N-V、N-W之间任意一组测量时，正反向都导通（有阻值），则说明对应的IGBT管已击穿短路。
如果以上测量发现任何不符合规律的短路或开路，基本可以判断该IGBT模块已损坏。
检查驱动电路
IGBT损坏,驱动电路是“第一嫌疑人”。
- 检查驱动电源：测量上桥臂和下桥臂的驱动电路（如光耦、IC芯片）的供电电压是否正常（通常为+15V/-8V左右）。
- 检查驱动信号：
- 方法一（简单）：给变频器上电（不接电机），在参数设置中设置一个较低频率（如5Hz），然后启动变频器，用示波器测量每个IGBT的G极和E极之间的驱动波形，正常情况下，应能看到清晰的、幅值足够的方波脉冲。
- 方法二（安全）：使用一个5V的干电池，正负极分别接到IGBT的G极和E极，如果模块是好的，此时IGBT应被触发导通（用万用表测C-E电阻会变小），拿开电池，模块应关断，此方法可初步判断模块的驱动是否有效。
- 检查上电电阻和缓冲电阻：检查直流母线上的充电电阻和IGBT两端的缓冲电阻是否烧断或阻值变大，这些电阻的损坏会直接影响IGBT的工作状态。
检查负载和周边电路
- 电机：用兆欧表测量电机三相绕组对地绝缘电阻是否正常，以及三相绕组之间有无短路。
- 电缆：检查输出电缆是否破损、受潮或对地短路。
- 直流母线电容：检查电容是否鼓包、漏液，或用电容表测量其容量是否衰减严重。
第三部分：IGBT模块的更换与维修
确认模块损坏且已排除驱动、负载等故障后，方可进行更换。
拆下旧模块
- 记录下所有连接线的位置,特别是G极（栅极）、E极（发射极）、C极（集电极）的排线，避免接错，如果颜色褪色，最好用手机拍照。
- 拆下模块与散热器之间的固定螺丝。
- 由于模块和散热器之间通常有导热硅脂,粘得比较紧，不要用蛮力撬，以免损坏PCB板，可以轻轻左右晃动，或者用热风枪对模块底部稍微加热，使其与散热器分离。
清洁与准备
- 清洁散热器：用酒精和无尘布彻底清理散热器上的旧导热硅脂，确保散热表面干净、平整。
- 清洁PCB板：清理模块底座焊盘上的残留焊锡和污垢。
- 检查PCB板：仔细检查模块下方的PCB板是否有因模块炸裂而烧毁的铜箔痕迹，如有，需要用导线进行修复。
安装新模块
- 涂抹导热硅脂：在散热器表面和模块底部均匀、薄薄地涂抹一层高质量的导热硅脂。切记不要涂太厚，否则会影响导热效果，甚至导致模块过热。
- 对位安装：将新模块对准PCB板上的焊盘和散热器上的安装孔，轻轻放下。
- 均匀用力拧紧螺丝：按照对角线顺序分步拧紧固定螺丝，确保模块与散热器紧密贴合，受力均匀，这能有效防止因应力不均导致模块损坏，螺丝的拧紧力矩通常有要求，可参考模块规格书。
