Cart is emptyTrong quá trình sửa chữa biến tần năng lượng mặt trời, một trong những lỗi nghiêm trọng, tốn chi phí và hay gặp nhất chính là cháy IGBT công suất.
Đặc biệt với các dòng inverter công suất lớn như SMA, Huawei, Sungrow, Growatt hay Solis, …sau thời gian tầm 5 năm trở đi, lỗi IGBT có thể khiến toàn bộ hệ thống dừng hoạt động.
Vậy nguyên nhân biến tần NLMT hay cháy IGBT là gì? Là do linh kiện kém chất lượng, lỗi thiết kế, do môi trường hay do quá trình vận hành? Bài viết này sẽ phân tích chi tiết từ góc độ kỹ thuật thực tế sửa chữa mà chúng tôi góp nhặt được.
Cần sửa Biến tần Solar –> Hotline 0906 394 871 – 097 978 01 09(Zalo)
1. IGBT Trong Biến Tần NLMT Là Gì
IGBT tên tiếng anh là (Insulated Gate Bipolar Transistor) là linh kiện bán dẫn công suất cao, có nhiệm vụ:
Đóng cắt dòng điện DC cao áp từ dàn pin mặt trời (Mạch DC-DC)
Tạo sóng AC thông qua mạch nghịch lưu (INVERTER)
Chịu điện áp DC bus từ 400V – 1000V tùy hệ thống
Trong biến tần NLMT, IGBT thường làm việc:
Điện áp cao
Tần số switching lớn
Nhiệt độ môi trường ngoài trời cao
Công suất thay đổi liên tục theo bức xạ mặt trời
Chính vì vậy, chỉ cần một yếu tố bất thường cũng có thể làm IGBT quá áp, quá dòng hoặc quá nhiệt và dẫn đến cháy nổ.
2. Những Nguyên Nhân Làm Biến Tần NLMT hay Hỏng IGBT
2.1 Quá áp DC Bus (Overvoltage)
Đây là nguyên nhân phổ biến và hay gặp nhất.
Nguyên nhân gây quá áp:
Dàn pin đấu vượt ngưỡng lớn nhất chịu đựng của biến tần
Thời tiết lạnh làm điện áp hở mạch tăng cao
Lỗi mạch boost PFC
Relay bị hỏng chạm chập làm cho đóng/ngắt không đúng
Khi điện áp DC bus vượt mức chịu đựng (VD: IGBT 1200V nhưng bus tăng đột ngột 1300–1500V), IGBT sẽ đánh thủng lớp cách điện và chập CE ngay lập tức.
2.2 Quá dòng (Overcurrent)
IGBT bị cháy do dòng chạy qua vượt quá định mức.
Các nguyên nhân:
Chập tải phía AC
Lỗi mạch driver mở đồng thời 2 nhánh (shoot-through)
Hỏng diode hồi tiếp
Lỗi điều khiển PWM
Nếu hai IGBT cùng nhánh trên và dưới mở cùng lúc → ngắn mạch trực tiếp ±DC bus → nổ cực mạnh.
Đây là lỗi cực nguy hiểm và thường làm nổ cả module công suất, và lỗi này khá thường xảy ra trong thực tế.
2.3 Driver lỗi – kích sai xung
Driver IGBT có nhiệm vụ:
Cấp xung mở (Vge ~ +15V)
Xung tắt (-5V đến 0V)
Cách ly quang hoặc biến áp xung
Khi driver lỗi:
Xung mở yếu (VD: chỉ 8–10V)
Xung méo, nhiễu
Mất xung tắt
- Mở đồng thời cho nhiều IGBT hoạt động đồng thời
Hậu quả:
IGBT không mở bão hòa hoàn toàn → tăng tổn hao → nóng → cháy dần.
Trường hợp này IGBT thường chết âm thầm chứ không nổ lớn.
IGBT mở đồng thời gọi là trùng dẫn gây nổ rất lớn
2.4 Tản nhiệt kém – quá nhiệt
Biến tần NLMT thường lắp ngoài trời, chịu tác động:
Nắng nóng 35–45°C
Bụi bẩn bám heatsink
Quạt hỏng
Keo tản nhiệt khô do hoạt động lâu
IGBT hoạt động ở nhiệt độ junction tối đa khoảng 150°C. Nếu hệ thống làm mát kém:
Nhiệt độ tăng cao liên tục
Chu kỳ giãn nở nhiệt gây nứt chân module
Lão hóa nhanh
Đây là nguyên nhân cháy IGBT sau 3–5 năm sử dụng. Đa phần lỗi này ít gặp hơn trong thực tế
2.5 Sét lan truyền & xung đột biến
Hệ thống NLMT đặt trên mái nhà nếu không có chống sét tốt → cực kỳ dễ bị ảnh hưởng bởi:
Sét đánh gần
Sét lan truyền theo đường DC
Xung đột biến từ lưới điện
Nếu SPD (chống sét lan truyền) kém hoặc hỏng, xung cao áp có thể đánh thủng IGBT ngay tức thì. Cho dù biến tần có chống sét nhưng vẫn có thể hư hỏng bình thường.
Nhiều trường hợp sau mưa giông, inverter báo lỗi và kiểm tra thấy IGBT chập hoàn toàn.
2.6 Tụ DC bus suy hao
Tụ bus có nhiệm vụ:
Ổn định điện áp
Hấp thụ ripple
Nếu tụ:
Khô điện môi
Tăng ESR
Sụt dung lượng
→ Ripple tăng cao → IGBT chịu xung dòng lớn → quá nhiệt nội tại.
Trong thực tế sửa chữa, nhiều inverter công suất lớn sau 5 năm chỉ thay tụ bus và IGBT là chạy lại ổn định.
2.7 Thiết kế không tối ưu hoặc linh kiện kém
Một số dòng inverter giá rẻ:
Dùng IGBT sát ngưỡng chịu áp và dòng
Không có mạch bảo vệ soft turn-off
Driver cách ly kém
Khi vận hành ở môi trường Việt Nam (nóng + ẩm cao), tỷ lệ cháy IGBT tăng mạnh.
2.8 Đấu nối sai kỹ thuật – Chập PV
- Chập đường dây PV xuống máng đi dây
Đấu nối sai cực DC của tấm PIN năng lượng
Siết cọc lỏng gây hồ quang
Đấu thiếu tiếp địa
Song song nhiều chuỗi pin không cân bằng
Tất cả đều có thể gây xung dòng bất thường và làm hỏng tầng công suất.
Trên là các lỗi thường gặp của biến tần solar cũng như nguyên nhân gây nên
3. Dấu Hiệu Nhận Biết IGBT Sắp Hỏng
Trước khi biến tần hay hỏng IGBT thường có một số dấu hiệu sau:
Inverter báo lỗi overcurrent ngẫu nhiên
Chạy vài phút rồi fault
Dòng không cân pha
Tăng nhiệt bất thường
Có mùi khét nhẹ trong máy
Nếu phát hiện sớm, có thể thay driver hoặc tụ bus trước khi IGBT nổ hàng loạt.
4. Cách Phòng Tránh Cháy IGBT Trong Biến Tần NLMT
✔ Thiết kế hệ pin đúng điện áp của biến tần
- Cấp PV không được quá ngưỡng biến tần
Tính Voc khi nhiệt độ thấp nhất
Không đấu sát ngưỡng max inverter
✔ Bảo trì định kỳ
- Bảo trì biến tần
- Vệ sinh định kỳ
- Kiểm tra đường dây PV có chạm chập
✔ Kiểm tra SPD định kỳ
Thay chống sét sau 2–3 năm
Đảm bảo tiếp địa < 5 Ohm
✔ Bảo trì hệ thống tản nhiệt
Vệ sinh quạt và heatsink mỗi 6 tháng
Thay keo tản nhiệt nếu cần
✔ Kiểm tra tụ DC bus sau 3–5 năm
Đo ESR
Đo ripple
✔ Test xung driver định kỳ
Đảm bảo Vge đủ ±15V
Không méo xung
Có deadtime chuẩn
Xem thêm: Sửa chữa biến tần Sungrow
