问题分析-并网逆变器炸机问题

一、问题背景最近2-3周的时间自己都在排查逆变器炸机问题客户现场也出现了炸机炸机工况和炸机位置如出一辙所以解决问题的同时难免也承受着来自内部和外部的压力。好在已经初步有了一定进展就将这一问题分享出来同时自己也作为记录。炸机工况逆变器电池离网后转并网的过程中发生炸机炸机位置电池LLC高压侧开关管。先是内部试验室出现炸机后续客户现场也陆续出现炸机炸机工况和位置都很类似于是将两者合并成一个问题进行分析。二、问题排查1炸机发生在逆变器离切并期间最初怀疑是软件的控制逻辑出现问题比如在并网继电器闭合时逆变继电器没有闭合导致网侧电压对逆变器母线有一个较大的冲击导致母线电压过高导致开关管损坏。反复测试软件离切并继电器控制逻辑并未发现异常方向错误。T0~T1离网态T1时刻电网继电器闭合信号提前10ms下发T2时刻逆变关闭、光伏关闭、电池HB关闭、逆变继电器断开信号下发T3时刻电网继电器物理闭合T1~T210ms延时计时T1~T3电网继电器飞行时间T3~T4旁路态2测试逆变器离切并期间各个LLC高压侧开关管应力也未发现异常。3同步接收到开关管厂家的失效分析报告报告称管子为过流导致的损坏建议进一步排查驱动信号。检测变器离切并期间各个LLC高压侧开关管驱动波形发现驱动信号在网侧继电器动作期间会有异常抖动。4测试DSP测驱动信号波形和DSP供电未发现该异常驱动供电驱动信号开关管GE会有异常波动5反复测试最终抓到炸机时的异常波形三、炸机波形分析5、6 通道LLC同一桥臂上下管驱动正常状态下应是互斥、互补的驱动波形死区时间内无重叠。从 Zoom 细节可见干扰尖峰出现时上下管驱动信号同时被拉高出现了驱动信号 “直通窗口”直接导致 IGBT 上下管同时导通形成桥臂直通短路。尖峰幅值远超正常驱动电平Max (C6)115.2VMin (C6)-40.1V说明驱动信号被严重干扰电平畸变。7 通道驱动供电 15V在干扰瞬间出现剧烈跌落 / 震荡说明干扰已直接耦合进驱动电源轨驱动芯片供电不稳导致输出驱动信号异常。8 通道EPS 侧电压 / 母线出现尖峰和跌落印证了继电器合闸冲击电流引发的强电磁干扰同时也反映了桥臂直通瞬间母线电压被拉低、电流急剧增大的过程。四、问题分析1为什么网侧继电器闭合瞬间会干扰到功率板驱动信号使用示波器测试继电器闭合瞬间该回路会有几十A的冲击电流冲击电流的形成原因是网侧放置有容值较大的3颗X电容见下图行业内其他厂家机器没有放置该电容闭合瞬间电网对X电容充电形成较大的冲击电流。拆除该X电容后冲击电流显著减小驱动波形正常不在有异常波动。2但是目前我们仅仅找到干扰源但是尝试了各种方式均为找到该干扰的传播路径目前还在继续排查中。。。五、炸机问题排查思路总结1.先定炸机位置功率管 IGBT/MOSFET整流桥、快恢复二极管母线电容、母线铜排变压器、电感、驱动电路采样、主控板、继电器2.按故障大类排查2.1 过压击穿最常见母线电压异常冲高、浪涌、雷击回馈电压倒灌、负载反电动势稳压环路失控、PWM 占空比异常2.2 过流烧毁输出短路、负载堵转、相间短路管子直通、上下桥臂同时导通电感饱和、磁芯偏磁2.3 驱动异常炸管驱动电阻偏大 / 偏小、驱动负压丢失驱动光耦损坏、排线虚接干扰死区时间过小、波形畸变震荡2.4 散热与温升失效散热硅脂老化、风扇停转长期满载超温热失控击穿2.5 器件与工艺问题器件耐压 / 电流余量不足虚焊、爬电距离不够、打火拉弧电容老化鼓包、ESR 变大2.6 软件与保护失效过流 / 过压 / 过热保护阈值异常程序死机、PWM 乱发限流逻辑失效2.7 环境与外围诱因潮湿结露、粉尘导电电网畸变、谐波冲击外接负载违规、接线错误3.现场复盘步骤外观查发黑、鼓包、烧痕、断线通断测量功率管、二极管、电容好坏上电空载测母线、驱动波形、PWM轻载试运行观察温升、电流电压追溯炸机前工况满载、启停、雷击、负载突变4.快速判定口诀先看烧在哪再判压流驱短路查直通过压查环路驱动看波形温升看散热软件查保护工艺查虚焊。