Posts tagged: inverter hong igbt

Trong 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