电工基础：​一文看懂变频器IGBT爆炸的原因

想必大家都知道，变频器中，IGBT模块具有堪比大哥的重要性！

IGBT是电力电子装置的CPU，在电力电子变流和控制中起着举足轻重的作用。变频器中，IGBT模块更为重要。但是，IGBT模块会经常出现爆炸的情况。

IGBT爆炸

因为某些原因，模块的损耗十分巨大，热量散不出去，导致内部温度极高，产生气体，冲破壳体，这就是所谓的IGBT爆炸。

IGBT爆炸原因

内部因素：

从爆炸的本质是发热功率超过散热功率，内部原因应该就是过热。

人为因素

●进线接在出线的端子上

●变频器接错电源

●没按要求接负载

常见原因

●过电流：一种是负载短路，另一种是控制电路处逻辑受干扰，导致上下桥臂元件直通。

●绝缘的损坏

●过电压：通常是线路杂散电感在极高的di/dt作用下产生的尖峰电压而造成，解决的办法就是设计高性能吸收回路，降低线路杂散电感。

●过热：IGBT不能完全导通，在有电流的情况下元件损耗增大，温度增加导致损坏。

●通讯误码率：通讯一段时间后，突然的错误信息导致IGBT误导通使IGBT爆炸;通讯板FPGA程序运行不稳定导致IGBT误导通使IGBT爆炸。

其他原因

●电路中过流检测电路反应时间跟不上。

●IGBT短路保护是通过检测饱和压降，而留给执行机构的时间一般是10us(8倍过流)在上电的时候容易烧预充电电阻和制动单元里的IGBT。

●工艺问题：铜排校着劲、螺丝拧不紧等。

●短时大电流：原因也有很多，比如死区没设置好、主电路过压、吸收电路未做好。

●驱动电源也是个应该特别注意的问题，该隔离加隔离、该滤波加滤波。

●电机冲击反馈电压过大导致IGBT爆炸。但对于充电时爆炸的情况发生的概率不是很大。

●电机启动时，输入测电压瞬间跌落，电容放电。输入测电压恢复后电容充电时的浪涌电流过大致使IGBT爆炸。

IGBT爆炸案例

01

变频器上电就炸，故障率大约为5%。本来怀疑是充电电路的问题，但是这是个老机型，用过很长时间了。后来发现由于使用了新的工厂，新工厂的配电有问题，电网电压不稳造成的。

02

变频器上电爆炸，故障率大约为2%。一直找不到原因，后来发现一个奇怪的现象，变频器特别容易在雨天炸。最终找到原因PCB没有做防潮处理，雨天有水珠在PCB上，绝缘出了问题。

03

变频器运行好好的，突然就一声巨响，柜子跳电，它的保护电路完善，并非接线错误，但却爆了两个IGBT。原因是电机冲击反馈电压。

04

陕西某煤化集团IGBT爆炸原因分析：

●供电线路短路过流，功率单元过流保护不灵敏是主要原因，过压是次要因。

●变频器运行过程中，如果有一台功率单元发生损坏，由于风机电机的转动惯量巨大，将导致能量突然剧烈倒灌，造成强过流、强过压，如果变频器保护不及时将使多个功率单元的IGBT同时烧损。

●主扇6kV供电系统上如果有多台大型电机同时起动，将会造成变频器供电电压的瞬间跌落，使变频器各功率单元的中间电容存贮的能量瞬间耗尽，在电压快速恢复时产生强大的浪涌电流冲击，如果变频器保护不及时将使多个功率单元的IGBT同时烧损爆炸。