Tại sao cháy nổ igbt trong inverter?

CHÁY NỔ IGBT TRONG INVERTER – NGUYÊN NHÂN THẬT SỰ VÀ CÁCH PHÒNG TRÁNH

(Tài liệu dành cho thợ sửa biến tần – inverter solar công suất lớn)

1. Vì sao IGBT hay nổ trong inverter solar?

Trong inverter solar 3kW – 10kW:

DC Bus: 320–420V
Dòng tức thời: hàng chục đến hàng trăm ampe
Tần số PWM: 15–25kHz

IGBT phải:

Đóng cắt liên tục
Chịu xung điện áp cao
Chịu dv/dt rất lớn

Chỉ cần 1 sai lệch nhỏ về xung điều khiển, IGBT sẽ trở thành linh kiện hy sinh đầu tiên.

PHẦN I: 7 NGUYÊN NHÂN CHÍNH GÂY CHÁY NỔ IGBT

1️⃣ Shoot-Through (Mở chồng 2 IGBT cùng nhánh)

Cơ chế:

Trong H-Bridge:

   IGBT trên
      |
      |---- AC
      |
   IGBT dưới

Nếu cả trên và dưới mở cùng lúc →
DC Bus phóng thẳng xuống mass.

Dòng tức thời có thể vượt 500A.

Nguyên nhân gây shoot-through:

Deadtime quá nhỏ
Driver lệch timing
Tắt chậm do thiếu nguồn âm
Điện trở gate sai trị số

👉 Đây là nguyên nhân số 1 khiến IGBT nổ.

2️⃣ Gate mở không đủ biên độ

IGBT chuẩn cần:

+12V đến +15V để mở hoàn toàn.

Nếu chỉ có 6–8V:

IGBT làm việc vùng tuyến tính
Tỏa nhiệt cực lớn
Chết âm thầm rồi nổ

Nguyên nhân:

Nguồn driver sụt
Tụ bootstrap khô
Driver yếu

3️⃣ dv/dt quá cao – Ringing đỉnh áp

Khi đo oscilloscope, nhiều máy có đỉnh:

500V
600V
Thậm chí 700V

Trong khi IGBT chỉ chịu 600V.

Nguyên nhân:

Dây DC Bus dài
Thiếu snubber
Tụ DC Bus đặt xa

IGBT chết không phải vì dòng, mà vì quá áp xung nhọn.

4️⃣ Quá nhiệt kéo dài

Dù không shoot-through:

Tản nhiệt kém
Keo tản nhiệt khô
Quạt yếu

→ Junction nhiệt vượt 150°C
→ Suy giảm dần → Nổ.

5️⃣ LC Filter đầu ra lỗi

Cuộn cảm chập vòng:

Dòng tăng bất thường
IGBT phải gánh quá tải tức thời

Tụ film rò:

Sóng méo
Dòng dao động lớn

6️⃣ Sai thiết kế snubber

Mạch snubber RC hoặc RCD:

Thiết kế sai
Giá trị tụ quá nhỏ
Điện trở không phù hợp

→ Không triệt được đỉnh áp.

7️⃣ Hồi tiếp dòng lỗi

Shunt đo dòng sai:

CPU không kiểm soát được dòng
PWM không giảm khi quá tải
IGBT gánh toàn bộ dòng

PHẦN II: PHÂN BIỆT CÁC KIỂU NỔ IGBT

Nổ tức thì (CE chập cứng)

→ Thường do shoot-through
→ Không có dấu hiệu cháy nóng kéo dài

Nổ sau vài phút chạy

→ Do gate yếu
→ Do nhiệt
→ Do ringing

Nổ khi có tải

→ LC filter
→ Hồi tiếp dòng
→ Driver yếu khi tải tăng

PHẦN III: QUY TRÌNH CHUẨN KHI GẶP MÁY NỔ IGBT

BƯỚC 1: Không thay IGBT ngay

Phải:

Tháo sạch IGBT hỏng
Kiểm tra driver trước

BƯỚC 2: Đo xung Gate khi chưa gắn IGBT

Kiểm tra:

Biên độ
Deadtime
Tần số
Độ đối xứng

BƯỚC 3: Kiểm tra nguồn driver

Có đủ +15V?
Có nguồn âm -5V?
Có sụt áp khi tải tăng?

BƯỚC 4: Kiểm tra snubber và DC Bus

Tụ DC Bus ESR thấp
Không phồng
Snubber không đứt

BƯỚC 5: Kiểm tra LC filter

Đo:

Điện trở cuộn cảm
Kiểm tra chập vòng
Tụ film có rò không

PHẦN IV: CÁCH PHÒNG TRÁNH NỔ IGBT

1️⃣ Thiết lập Deadtime hợp lý

Thường:

300ns – 800ns tùy công suất

Không để 0.
Không để quá nhỏ.

2️⃣ Sử dụng nguồn driver ổn định

Có tụ lọc tốt
Đặt gần driver
Đường mass ngắn

3️⃣ Bố trí DC Bus hợp lý

Tụ gần IGBT
Dây bus ngắn
Tránh vòng lặp lớn

4️⃣ Thêm mạch snubber chuẩn

Tính toán theo:

Dòng tải
dv/dt
Tần số PWM

5️⃣ Kiểm tra nhiệt định kỳ

Thay keo tản nhiệt
Vệ sinh quạt
Kiểm tra cảm biến nhiệt

PHẦN V: Sai lầm phổ biến của thợ sửa

❌ Thay IGBT trước khi đo xung
❌ Không dùng oscilloscope
❌ Không kiểm tra deadtime
❌ Cấp nguồn trực tiếp 100% sau khi thay

PHẦN VI: Tư duy đúng khi sửa inverter công suất lớn

IGBT không phải nguyên nhân.
Nó chỉ là thiết bị chịu hậu quả.

Muốn không nổ lại:

Phải hiểu nguyên lý hệ thống
Phải đo xung
Phải phân tích timing
Phải kiểm soát dv/dt

KẾT LUẬN CHUYÊN ĐỀ

IGBT nổ không phải do xui.
Nó nổ vì hệ thống điều khiển sai hoặc thiết kế chưa tối ưu.

Sửa đúng là sửa tận gốc:

Xung
Driver
Deadtime
Hồi tiếp
Snubber

Không thay linh kiện bằng cảm tính.