一文讀懂變頻器IGBT爆炸原因及案例分析

IGBT是電力電子裝置的CPU，在電力電子變流和控制中起著舉足輕重的作用。在變頻器維修工作中，我們發(fā)現(xiàn)IGBT模塊尤其重要。但是，IGBT模塊會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)爆炸的情況。下面就結(jié)合案例具體分析一下。

IGBT爆炸

因?yàn)槟承┰�因，模塊的損耗十分巨大，熱量散不出去，導(dǎo)致內(nèi)部溫度極高，產(chǎn)生氣體，沖破殼體，這就是所謂的IGBT爆炸。

變頻器IGBT爆炸原因

內(nèi)部因素：

從爆炸的本質(zhì)是發(fā)熱功率超過散熱功率，內(nèi)部原因應(yīng)該就是過熱。

人為因素

●進(jìn)線接在出線的端子上

●變頻器接錯(cuò)電源

●沒按要求接負(fù)載

常見原因

●過電流：一種是負(fù)載短路，另一種是控制電路處邏輯受干擾，導(dǎo)致上下橋臂元件直通。

●絕緣的損壞

●過電壓：通常是線路雜散電感在極高的di/dt作用下產(chǎn)生的尖峰電壓而造成，解決的辦法就是設(shè)計(jì)高性能吸收回路，降低線路雜散電感。

●過熱：IGBT不能完全導(dǎo)通，在有電流的情況下元件損耗增大，溫度增加導(dǎo)致?lián)p壞。

●通訊誤碼率：通訊一段時(shí)間后，突然的錯(cuò)誤信息導(dǎo)致IGBT誤導(dǎo)通使IGBT爆炸;通訊板FPGA程序運(yùn)行不穩(wěn)定導(dǎo)致IGBT誤導(dǎo)通使IGBT爆炸。

其他原因

●電路中過流檢測(cè)電路反應(yīng)時(shí)間跟不上。

●IGBT短路保護(hù)是通過檢測(cè)飽和壓降，而留給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的時(shí)間一般是10us(8倍過流)在上電的時(shí)候容易燒預(yù)充電電阻和制動(dòng)單元里的IGBT。

●工藝問題：銅排校著勁、螺絲擰不緊等。

●短時(shí)大電流：原因也有很多，比如死區(qū)沒設(shè)置好、主電路過壓、吸收電路未做好。

●驅(qū)動(dòng)電源也是個(gè)應(yīng)該特別注意的問題，該隔離加隔離、該濾波加濾波。

●電機(jī)沖擊反饋電壓過大導(dǎo)致IGBT爆炸。但對(duì)于充電時(shí)爆炸的情況發(fā)生的概率不是很大。

●電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，輸入測(cè)電壓瞬間跌落，電容放電。輸入測(cè)電壓恢復(fù)后電容充電時(shí)的浪涌電流過大致使IGBT爆炸。

IGBT爆炸案例

0 1

變頻器上電就炸，故障率大約為5%。本來懷疑是充電電路的問題，但是這是個(gè)老機(jī)型，用過很長(zhǎng)時(shí)間了。后來發(fā)現(xiàn)由于使用了新的工廠，新工廠的配電有問題，電網(wǎng)電壓不穩(wěn)造成的。

02

變頻器上電爆炸，故障率大約為2%。一直找不到原因，后來發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，變頻器特別容易在雨天炸。最終找到原因PCB沒有做防潮處理，雨天有水珠在PCB上，絕緣出了問題。

03

變頻器運(yùn)行好好的，突然就一聲巨響，柜子跳電，它的保護(hù)電路完善，并非接線錯(cuò)誤，但卻爆了兩個(gè)IGBT。原因是電機(jī)沖擊反饋電壓。

04

陜西某煤化集團(tuán)IGBT爆炸原因分析：

●供電線路短路過流，功率單元過流保護(hù)不靈敏是主要原因，過壓是次要因。

●變頻器運(yùn)行過程中，如果有一臺(tái)功率單元發(fā)生損壞，由于風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量巨大，將導(dǎo)致能量突然劇烈倒灌，造成強(qiáng)過流、強(qiáng)過壓，如果變頻器保護(hù)不及時(shí)將使多個(gè)功率單元的IGBT同時(shí)燒損。

●主扇6kV供電系統(tǒng)上如果有多臺(tái)大型電機(jī)同時(shí)起動(dòng)，將會(huì)造成變頻器供電電壓的瞬間跌落，使變頻器各功率單元的中間電容存貯的能量瞬間耗盡，在電壓快速恢復(fù)時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的浪涌電流沖擊，如果變頻器保護(hù)不及時(shí)將使多個(gè)功率單元的IGBT同時(shí)燒損爆炸。

相關(guān)鏈接：變頻器中的IGBT與功能模塊詳解

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