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[摘 要]IGBT是桥吊上ACS600变频驱动装置核心功率器件。ACS600变频器IGBT的供应商停止了该种IGBT的生产线，因此我们对ACS600变频器IGBT进行升级改造，采用德国Infinite（英飞凌）的IGBT来取代停产的东芝IGBT。更换下来的旧的东芝IGBT和电路板等器件则可以用作未改造桥吊的备件，从而节约部分成本。
[关键词]变频器 IGBT 升级改造 优点 备件
中图分类号：U98 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）10-0023-02
一、设备现状及ACS600变频器升级改造原因
本单位共有24台桥吊采用ABB电控系统，其中有16台桥吊采用了ACS600变频器且配置完全一样。由于ACS600的IGBT供应商Toshiba（东芝）停止了部分IGBT的生产线，其中包括在ACS600上使用的，国内外所有销售渠道都难以有该种IGBT能够买到，随着IGBT的消耗，我们的库存备件所剩无几。为了保证桥吊生产的正常使用，我们必须对ACS600变频器IGBT进行升级改造。
升级IGBT只能解决IGBT的备件停产问题，而随着7-8年的桥吊运行年限的增加，由于变频器内部元器件的自然老化，设备的故障率逐年升高，因此在升级IGBT的同时，引入科学的预防性维护保养概念，有计划的提前更换预防性维护保养包，降低设备的故障率，避免设备故障时对生产造成的损失。根据元器件的自然老化周期定期更换维护保养包带来的价值是巨大的，国外的研究说明，预防性维护可以大大缩短MTBF（Mean Time Between Failure）故障时间，从而减少由于意外停产带来的损失。
基于统计学原理，对全球范围内的ACS600变频器的故障进行分析并结合元器件厂家给出的技术数据，科学地总结了一套完整地针对ACS600的预防性维护计划，该计划基于预控管理并结合元器件的自然老化损坏周期，提供了一套便于操作实施的完整的预防性维护保养任务表及到一定年限需要更换的元器件维护保养包。
二、桥吊ACS600变频器升级改造方案
1.需要升级替换IGBT型号数量如下
在全球范围内停止供应型号为PP18017、PP20012、PP30012的IGBT，同时针对不同结构的逆变部分推出新型号的IGBT升级替换套件（表1）。
在预见到备件IGBT的库存即将用完之前，我们通过进行市场调查和仔细研究，最终形成一套比较完美的解决方案：采用了德国的Infinite（英飞凌）的IGBT来取代停产的东芝的IGBT，由于英飞凌的IGBT的结构尺寸，控制接口与停产的东芝的IGBT存在一定的差别，在更换IGBT的同时，更换部分电路板和连接铜排，保证了新的IGBT和原系统的兼容性。 考虑到桥吊已经在周期性重载工况下使用了7-8年，我们还在升级IGBT的同时，更换变频器的预防性维护保养包。
IGBT升级套件包括新型号的IGBT（来自新的供应商），新型号的门极驱动板，以及接口板，吸收电容，测温电阻和所有保证其安装在原有模块中的机械附件。预防性维护保养包包含一种或几种元器件（图1）。
升级范围：ISU整流柜+起升1/大车1+起升2/大车2+小车/俯仰
升级内容：
更换ABB新型ACS600 IGBT升级包，旧IGBT留作备件
更换ABB特定的ACS600 3+9+12年预防性维护包组件
更换所有935KVA供电/逆变模块电流检测板（表2）
三、ACS600变频器升级改造以后使用情况及优点
通过对三期码头21#桥吊进行升级改造后，1个月来，设备运行非常稳定，没有出现一次故障，验证了升级改造的可行性和可靠性。同时，改造换下来的IGBT等器件正好用于其他故障桥吊IGBT的更换，证明了改造的及时性。
ACS600变频器IGBT升级改造后，新的IGBT和控制用电路板将拥有比原来更加可靠的控制技术，升级在最大限度保留原有设备可用元器件，降低成本的同时，可以使用户获得ABB的最新技术，是成本最低的设备改造。桥吊在周期性重载工况下使用了7-8年后，及时更换变频器的预防性维护保养包，这样做的好处是：极大地降低了设备的故障率，避免设备故障时对生产造成的损失。
停产的东芝IGBT，大规模生产开始于1996年，而升级后的英飞凌IGBT于2006年开始大规模生產，升级后的IGBT在技术上比升级前东芝的IGBT先进了10年，优点主要体现在以下几个方面：
1、新的IGBT相对于原IGBT在周期性重载的过载能力上和耐高温能力上做了提升，更加适合起重机的运行工况。
2、新的IGBT与门极触发板的连接方式做了优化，从原先的插针式连接优化成螺丝紧固，并在连接处加强了防腐蚀设计，使新的IGBT更加适合沿海盐雾和潮湿的天气，增加了变频器运行的可靠性。
3、新的IGBT基于ABB最新的ACS800变频器的技术，门极驱动回路也做了相应修改，从原来的2块门极触发板驱动优化为1块门极触发板驱动，元器件的减少使结构更加简单，降低了故障率。
4、新的IGBT的更换主要是现场安装工作，改动不牵涉到上位系统，无需对上位系统进行复杂的重新调试。
5、换下的旧IGBT可以给其他桥吊作为备件，节省备件成本。
四、ACS600变频器IGBT升级改造总结
1、完美的升级改造，拥有良好的社会经济效益，避免了IGBT停产造成设备瘫痪的不良局面，以较小的投入挽回巨大的社会经济损失；
2、极大提高了桥吊运行的可靠性，减少和避免因故障停机造成的生产损失。
3、为同类设备同类项目的改造积累了经验。
参考文献
[1] ABB有限公司.ABB变频器电气图纸.
作者简介
许博，男，山东，1982年3月，单位：青岛前湾集装箱码头责任有限公司，职称：中级工程师，研究方向：岸边起重机电气控制。
[关键词]变频器 IGBT 升级改造 优点 备件
中图分类号：U98 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）10-0023-02
一、设备现状及ACS600变频器升级改造原因
本单位共有24台桥吊采用ABB电控系统，其中有16台桥吊采用了ACS600变频器且配置完全一样。由于ACS600的IGBT供应商Toshiba（东芝）停止了部分IGBT的生产线，其中包括在ACS600上使用的，国内外所有销售渠道都难以有该种IGBT能够买到，随着IGBT的消耗，我们的库存备件所剩无几。为了保证桥吊生产的正常使用，我们必须对ACS600变频器IGBT进行升级改造。
升级IGBT只能解决IGBT的备件停产问题，而随着7-8年的桥吊运行年限的增加，由于变频器内部元器件的自然老化，设备的故障率逐年升高，因此在升级IGBT的同时，引入科学的预防性维护保养概念，有计划的提前更换预防性维护保养包，降低设备的故障率，避免设备故障时对生产造成的损失。根据元器件的自然老化周期定期更换维护保养包带来的价值是巨大的，国外的研究说明，预防性维护可以大大缩短MTBF（Mean Time Between Failure）故障时间，从而减少由于意外停产带来的损失。
基于统计学原理，对全球范围内的ACS600变频器的故障进行分析并结合元器件厂家给出的技术数据，科学地总结了一套完整地针对ACS600的预防性维护计划，该计划基于预控管理并结合元器件的自然老化损坏周期，提供了一套便于操作实施的完整的预防性维护保养任务表及到一定年限需要更换的元器件维护保养包。
二、桥吊ACS600变频器升级改造方案
1.需要升级替换IGBT型号数量如下
在全球范围内停止供应型号为PP18017、PP20012、PP30012的IGBT，同时针对不同结构的逆变部分推出新型号的IGBT升级替换套件（表1）。
在预见到备件IGBT的库存即将用完之前，我们通过进行市场调查和仔细研究，最终形成一套比较完美的解决方案：采用了德国的Infinite（英飞凌）的IGBT来取代停产的东芝的IGBT，由于英飞凌的IGBT的结构尺寸，控制接口与停产的东芝的IGBT存在一定的差别，在更换IGBT的同时，更换部分电路板和连接铜排，保证了新的IGBT和原系统的兼容性。 考虑到桥吊已经在周期性重载工况下使用了7-8年，我们还在升级IGBT的同时，更换变频器的预防性维护保养包。
IGBT升级套件包括新型号的IGBT（来自新的供应商），新型号的门极驱动板，以及接口板，吸收电容，测温电阻和所有保证其安装在原有模块中的机械附件。预防性维护保养包包含一种或几种元器件（图1）。
升级范围：ISU整流柜+起升1/大车1+起升2/大车2+小车/俯仰
升级内容：
更换ABB新型ACS600 IGBT升级包，旧IGBT留作备件
更换ABB特定的ACS600 3+9+12年预防性维护包组件
更换所有935KVA供电/逆变模块电流检测板（表2）
三、ACS600变频器升级改造以后使用情况及优点
通过对三期码头21#桥吊进行升级改造后，1个月来，设备运行非常稳定，没有出现一次故障，验证了升级改造的可行性和可靠性。同时，改造换下来的IGBT等器件正好用于其他故障桥吊IGBT的更换，证明了改造的及时性。
ACS600变频器IGBT升级改造后，新的IGBT和控制用电路板将拥有比原来更加可靠的控制技术，升级在最大限度保留原有设备可用元器件，降低成本的同时，可以使用户获得ABB的最新技术，是成本最低的设备改造。桥吊在周期性重载工况下使用了7-8年后，及时更换变频器的预防性维护保养包，这样做的好处是：极大地降低了设备的故障率，避免设备故障时对生产造成的损失。
停产的东芝IGBT，大规模生产开始于1996年，而升级后的英飞凌IGBT于2006年开始大规模生產，升级后的IGBT在技术上比升级前东芝的IGBT先进了10年，优点主要体现在以下几个方面：
1、新的IGBT相对于原IGBT在周期性重载的过载能力上和耐高温能力上做了提升，更加适合起重机的运行工况。
2、新的IGBT与门极触发板的连接方式做了优化，从原先的插针式连接优化成螺丝紧固，并在连接处加强了防腐蚀设计，使新的IGBT更加适合沿海盐雾和潮湿的天气，增加了变频器运行的可靠性。
3、新的IGBT基于ABB最新的ACS800变频器的技术，门极驱动回路也做了相应修改，从原来的2块门极触发板驱动优化为1块门极触发板驱动，元器件的减少使结构更加简单，降低了故障率。
4、新的IGBT的更换主要是现场安装工作，改动不牵涉到上位系统，无需对上位系统进行复杂的重新调试。
5、换下的旧IGBT可以给其他桥吊作为备件，节省备件成本。
四、ACS600变频器IGBT升级改造总结
1、完美的升级改造，拥有良好的社会经济效益，避免了IGBT停产造成设备瘫痪的不良局面，以较小的投入挽回巨大的社会经济损失；
2、极大提高了桥吊运行的可靠性，减少和避免因故障停机造成的生产损失。
3、为同类设备同类项目的改造积累了经验。
参考文献
[1] ABB有限公司.ABB变频器电气图纸.
作者简介
许博，男，山东，1982年3月，单位：青岛前湾集装箱码头责任有限公司，职称：中级工程师，研究方向：岸边起重机电气控制。