变频器热测试规范Word文档下载推荐.docx

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拟制：

刘建平日期：

2010.04.29

审核：

_日期：

_

批准：

更改信息登记表

文件名称:

变频器热测试规范

文件编码:

版本

更改原因

更改说明

更改人

更改时间

V1.0

拟制新规范

董瑞勇

2007.10.16

V2.0

规范升级

刘建平

2010.05.28

评审会签区：

人员

签名

意见

日期

英威腾电气股份有限公司测试技术规范

1、目的

检验我司变频器产品的热设计是否合理，验证器件应用在热应力方面是否满足器件的热应力降额要求。

2、范围

本规范规定了样机的热测试方法，适用于英威腾电气股份有限公司开发的所有变频器产品。

3、定义

●变频器额定运行：

是指变频器工作在额定输入电压和缺省载频下，驱动适配电机50Hz运行，输出额定电流。

●变频器通常工况：

是指变频器用户现场中通常的运行工况，若规格书中无明确界定则为额定运行。

●适配电机：

与变频器同功率或者是大一功率，小一功率的电机。

（不包括电机并联）

4、引用标准和参考资料

（1）GB/T12992-91电子设备强迫风冷热特性测试方法

（2）GB/T12993-91电子设备热性能评定

（3）GB2421电工电子产品基本环境试验规程总则

（4）GB2423电工电子产品基本环境试验规程试验方法

5、测试环境

（1）常温实验室环境

（2）环境试验箱

6、测试设备

（1）34972A型数据采集仪（Agilent安捷伦）

（2）DR230型混合记录仪（YOKOGAWA横河）

（3）Ti20型手持式红外热像仪（FLUKE福禄克）

7、热电偶测试点

7.1驱动电源板测试点选取

7.1.1开关电源关键器件：

输入端整流二极管或桥堆、整流电路限流电阻、滤波电容及电容均压电阻、开关变压器、MOS管、MOS管驱动芯片及芯片启动电阻、原边检流电阻、吸收电路二极管及电阻、副边整流二极管、负载电阻、稳压管、电压反馈的检测光耦及线性稳压芯片等。

7.1.2功能电路关键器件：

输入缺相检测电路中的功率电阻和光耦、母线电压检测电路中的功率电阻和光耦、风扇及接触器的驱动电路中的开关管和光耦、电流检测电路中的稳压芯片及光耦等。

7.1.3主回路PCB铜箔（使用红外热像仪进行预测试，找出温度最高点）。

7.1.4热电偶粘点前，先使用Ti20红外热像仪进行预测试，找出除，以及找出各被测器件的温度最高点，再进行热电偶粘点测试。

注：

a）热电偶：

TT-K-30-SLE，K型热电偶线，线径2*0.255mm，红色线为镍-铬合金，黄色线为镍-铝合金，外层绝缘材质耐温-200℃～260℃。

b）热电偶工作端：

与被测器件表面相粘接的一端。

c）热电偶参考端：

与测温仪相连接的一端。

7.2整机的测试点选取

7.2.1主回路功率器件：

整流桥、逆变模块、母线电容及电容均压电阻、上电缓冲电阻、变压器线圈（大功率变频器中）、接触器主触点、铜皮和铜排、交/直流电抗器（内置）、输出电流检测电阻/霍尔、功率模块的温度检测点等。

7.2.2如果被测样机是新设计的产品，或者机器内的驱动电源板和其它单板是新板（未转产或硬件升级）时，在整机测试时还要对7.1.1、中的关键器件进行选取测试。

7.2.3对于同一电路中实现相同功能的一类器件（如多个电阻或电容串并联），应选取散热条件相对差、裕量相对小的器件进行测量，选取数量为2个。

7.2.4热电偶粘点前，先使用Ti20红外热像仪进行预测试，找出除，以及找出各被测器件的温度最高点，再进行热电偶粘点测试。

7.3环境温度测试点位置选取

按照用户手册中确定的变频器安装方式摆放样机，环境温度的测试点选取在距离被测样机某一侧面几何中心点的80mm处，如下图所示。

环境温度测试点位置（图中红色圆点）

以上是GB/T12992-91标准中所规定的环境温度测试点布置方法。

在实际测试环境中，将热电偶直接放置在空气中时，温度会容易出现波动的现象，因此：

a）在常温环境下进行温升测试时，将环境温度测试点热电偶用温升胶固定在一个小型的专用散热器上，并将散热器固定在温度测试设备上（现公司所使用的测温仪都已将环境测试点热电偶连接到1号通道上）。

在测试时，可将温度测试设备按以上标准大致的位置放置温度测试设备，但要注意温度测试设备的放置不能影响被测样机的散热风道（例如，不能太贴近变频器箱体侧面设计的百叶窗）。

b）当在环境试验箱进行高温环境温升测试时，将环境温度测试点热电偶工作端点上少量的温升胶（如下图），覆盖工作端裸露部分即可，将该热电偶直接放入环境试验箱内，放置位置要尽量避开风口。

环境温度测试点热电偶（环境试验箱内使用）

7.4测试点的布置

7.4.1功率模块（整流桥、IGBT）的测试点应粘在模块的散热基板上，且尽量靠近模块中的功率结点。

7.4.2对于母线电解电容至少选择两个散热条件差的电容进行测试，母线电解电容的测试点要布置在电容的铝外壳上和芯包中心点处。

使用1.5mm或1.7mm规格的钻头在电容顶部接线端子面的中心点处打孔，将热电偶工作端放入到电容芯包的中心点位置进行测试。

测电容铝外壳温度时，要将测试点位置上的电容外层绝缘套管刮开，刮开大小比热电偶工作端大一点即可。

7.4.3半导体功率晶体管管壳温度测试点，应设置在距管芯最近的热点位置上。

7.4.4集成器件的表面温度测试点，应设置在器件表面的中心点（晶圆位置）上。

7.4.5垂直放置的功率电阻器，表面温度测试点应设置在垂直高度的三分之二处；

水平放置的功率电阻器，测试点应设置在中间位置。

7.4.6温度临界或对温度敏感的元器件表面温度，一般应在其热点附近布设两个测试点，其值应取大者。

7.4.7铜排的温度测试点，应选取在截面积最小（同一铜排上）的位置，以及两铜排的连接点上。

7.4.8所有的整机温度检测点上，都要布置热电偶测试点，用于温度检测精度测试。

7.4.9其它元器件表面温度测试点的位置，应视其热点情况而定。

以下为部分器件的测试点布置示图，图中红色圆点为热电偶粘点测试位置。

单桥臂整流模块测试点布置

PIM模块测试点布置

单桥臂IGBT模块测试点布置

电解电容测试点布置

温度检测点的测试点布置

注意事项：

a）测试元件表面温度的测点布置的原则，就是将测点布置在元器件温度最高或较高的热点上，这些点通常在距离元件内部发热点最近或散热条件最差的地方。

b）电解电容打孔放入热电偶后，必须用温升胶将孔口密封。

c）电解电容打孔要注意力度，以免钻头绞到芯包中的隔离纸或电极箔片而损坏电容。

d）体积小的电解电容，如同江海CD293系列产品，从电容顶部接线端子面中点打孔时很容易碰到电容内部的电极引出线，所以要从底部的中心点打入。

底部铝壳的厚度约为0.5mm，铝壳到芯包的距离约1mm，使用手持电钻打孔，转速尽量控制到最小，慢慢磨穿电容铝外壳，注意要紧握电钻，避免孔打穿时由于惯力使电钻再往前冲而损坏电容。

7.5热电偶的固定

7.5.1将热电偶工作端焊接成一个圆焊球，焊球表面要光滑、无严重的氧化层，工作端的导线裸露部分控制在2mm以内。

热电偶工作端的焊接

7.5.2测试表面温度时，应保证热电偶工作端与被测表面间紧密接触，使接触热阻最小，以减小测试误差。

而且两者之间是点接触，避免面接触。

7.5.3固定的方法：

将热电偶工作端紧贴被测表面后，用satlonD-3温升胶滴在热电偶工作端上，再用satlon-606催化剂进行固化。

温升胶的用量不能太多，能覆盖热电偶工作端裸露部分，并能起到固定的作用即可，温升胶的用量太多可能会影响元器件的正常散热，特别是对于被测表面较小的元器件。

IGBT模块上热电偶工作端的固定

7.5.4对于被测表面带电的元器件（如铜排），热电偶工作端不能与其直接接触，否则会使测试数据严重不准确，或损坏测温设备，应该与被测表面保持绝缘。

绝缘方法：

先滴一滴satlonD-3温升胶在测试点上，直接用温升胶的瓶嘴将其搅匀、平整，使温升胶厚度最小，用satlon-606催化剂固化，再用温升胶将热电偶工作端固定在先前已固化的温升胶上，使热电偶工作端不与带电表面相接触。

要注意先铺的一层温升胶的厚度和面积，尽量最小，以减小温升误差。

7.5.5在将热电偶导线引出机箱/柜的路径中，用高温胶纸在一些合适的位置将其固定，防止意外拉扯使热电偶探头松动，影响测量精度。

同时还要尽量避免热电耦从风道进气口或出气口引出。

a）SatlonD-3温升胶的软化点是130℃，熔点是175℃。

当被测表面的温度到达130℃以上时，温升胶就会因软化而变形、松动或脱落，对测试结果带来一定的误差。

因此，在对于温度高于130℃的情况下，测试结果不能直接作为判定依据，只能做为参考依据。

b）使用satlon-606催化剂的时候，不需要太用力按压喷头，喷嘴导管不要太靠近温升胶，否则喷射压力会将温升胶吹走或吹起，使温升胶固化后内部形成气泡，热电偶固定不牢，影响测试精度。

8、测试项目

●驱动电源板温升测试

●额定运行温升测试

●交变式负载温升测试

●过温保护测试

●输入缺相测试

●缓冲电阻温升测试

9、测试方法

9.1驱动电源板温升测试

9.1.1常温实验室环境

在常温实验室环境下，被测单板的摆放位置要避开气流，如空调的循环风等。

根据7.1选取好测试点，用温升胶将热电偶固定好，并以照片的形式记录各测试点位置。

将热电偶参考端连接至测温仪，记录下测试点与热电耦测试通道的对应关系。

将开关电源副边各路输出连接至电子负载设备，并根据开发设计人员提供的开关电源技术参数规格，设置电子负载设备的输出参数。

设置测温仪的各通道配置，注意要正确设置热电偶的类型（目前使用的都是K型），电源板输入Uinnom电压，满载输出，开始温升测试。

观察各测试点测量的温度是否正常。

如发现坏点或温度异常测试点，掉电后重新处理好后再进行测试。

测温仪设置为自动温度扫描（打印），间隔时间为2分钟。

温度曲线没有上升的趋势后则认为各测试点的温度已达稳定值，使用Ti20红外热像仪对被测单板进行热成像测试，并保存热成像图，热成像数据中必须包含单板的整体温度分布，以及各测试点的热成像数据。

温升稳定后要再持续测试20分钟，但温升测试时间不能小于90分钟。

测温仪再扫描（打印）一组数据后，结束测试。

被测电源板输入分别调至Uinmin和Uinmax电压，再进行满载温升测试，并记录两种状态下温定稳定后的温升数据和热成像数据。

9.1.2试验箱高温环境

被测电源板置入QTT-80L可程式湿热箱内，电源板开关电源副边各路输出连接至电子负载设备。

湿热箱温度设置为40℃，显示温度到达40℃，再经20分钟后，给被测电源板输入Uinnom电压，满载输出，开始温升测试。