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

因為某些原因，模塊的損耗十分巨大，熱量散不出去，導致內(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)部原因應該就是過熱。

人為因素

●進線接在出線的端子上

●變頻器接錯電源

●沒按要求接負載

常見原因

●過電流：一種是負載短路，另一種是控制電路處邏輯受干擾，導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，解決的辦法就是設計高性能吸收回路，降低線路雜散電感。

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

●通訊誤碼率：通訊一段時間后，突然的錯誤信息導致IGBT誤導通使IGBT爆炸;通訊板FPGA程序運行不穩(wěn)定導致IGBT誤導通使IGBT爆炸。

其他原因

●電路中過流檢測電路反應時間跟不上。

●IGBT短路保護是通過檢測飽和壓降，而留給執(zhí)行機構(gòu)的時間一般是10us(8倍過流)在上電的時候容易燒預充電電阻和制動單元里的IGBT。

●工藝問題：銅排校著勁、螺絲擰不緊等。

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

●驅(qū)動電源也是個應該特別注意的問題，該隔離加隔離、該濾波加濾波。

●電機沖擊反饋電壓過大導致IGBT爆炸。但對于充電時爆炸的情況發(fā)生的概率不是很大。

●電機啟動時，輸入測電壓瞬間跌落，電容放電。輸入測電壓恢復后電容充電時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，但是這是個老機型，用過很長時間了。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

變頻器運行好好的，突然就一聲巨響，柜子跳電，它的保護電路完善，并非接線錯誤，但卻爆了兩個IGBT。原因是電機沖擊反饋電壓。

04

陜西某煤化集團IGBT爆炸原因分析：

●供電線路短路過流，功率單元過流保護不靈敏是主要原因，過壓是次要因。

●變頻器運行過程中，如果有一臺功率單元發(fā)生損壞，由于風機電機的轉(zhuǎn)動慣量巨大，將導致能量突然劇烈倒灌，造成強過流、強過壓，如果變頻器保護不及時將使多個功率單元的IGBT同時燒損。

●主扇6kV供電系統(tǒng)上如果有多臺大型電機同時起動，將會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，在電壓快速恢復時產(chǎn)生強大的浪涌電流沖擊，如果變頻器保護不及時將使多個功率單元的IGBT同時燒損爆炸。

相關鏈接：變頻器中的IGBT與功能模塊詳解

         如何屏蔽IGBT保護電路的故障報警信號？