آشنایی با ساختار IGBT
با توجه به ساختار قطعه IGBT می توان گفت، عملکرد اصلی آن در سه بخش زیر خلاصه می شود
- سوئیچینگ سریع با تلفات پایین
- تحمل جریان و ولتاژ بالا
- تولید شکل موج پایدار برای موتور
به همین دلیل، خرابی و اشکال در IGBT به معنی اختلال در عملکرد کامل اینورتر است.
دلایل اصلی خرابی IGBT
- افزایش دمای بیش از حد در نتیجه ضعف سیستم خنک کننده (Over Heating): یکی از موارد مهم در خرابی IGBT مربوط به دمای بالا و تهویه نامناسب داخل تابلو برق است. استفاده نکردن از هیت سینک یا فن خنک کننده و سوئیچینگ دائمی و بدون توقف، باعث بروز این خطا و در نهایت از کار افتادن IGBT می شود.
- اتصال کوتاه در مدار خروجی یا سیم پیچ موتور: هنگامی که اتصال کوتاه در خروجی درایو (یعنی در قسمت سیم های متصل به موتور) یا خود سیم پیچ درونی آن ایجاد شود، مقاومت مدار صفر شده و جریان لحظه ای از IGBT عبور می کند در نتیجه این قطعه داغ شده و ساختار نیمه رسانای آن آسیب می بیند و می سوزد.
- ولتاژ یا اضافه جریان در زمان استارت یا توقف ناگهانی: چنانچه IGBT در معرض ولتاژ یا جریان بیش تر از حد مجاز قرار بگیرد، ساختار نیمه رسانای آن آسیب می بیند. این حالت اغلب به دلیل طراحی نا درست مدار، اضافه بار و یا اتصال کوتاه اتفاق می افتد.
- خرابی در مدار درایو گیت (Gate Drive Circuit): عدم فرمان پذیری درست گیت IGBT به دلیل خرابی مدار اینورتر، ممکن است باعث اتلاف توان بالا شود. این حالت می تواند باعث گرمای بیش از حد و سوختن IGBT گردد.
- نویز یا نوسان ولتاژ تغذیه: در محیط صنعتی با تجهیزات و دستگاه های قدرت، نویز الکترومغناطیسی ممکن است در عملکرد دقیق IGBT اختلال ایجاد کند و موجب فرمان های اشتباه یا سوئیچینگ ناگهانی شوند.
- کیفیت پایین قطعه IGBT: استفاده از ماژول IGBT غیر اصلی با کیفیت پایین در هنگام تعمیر اینورتر، ریسک خرابی دستگاه را افزایش می دهد.
نکته مهم: شناخت دقیق علت خرابی در این مرحله اهمیت زیادی دارد، زیر اگر مشکل از مدار جانبی باشد، تعویض IGBT بدون بر طرف کردن ایراد اصلی موقت جواب می دهد.
علائم خرابی IGBT در اینورتر
خرابی ماژول IGBT معمولا با نشانه هایی همراه است که می تواند به تشخیص سریع تر مشکل کمک کند. برخی از مهم ترین علائم شامل موارد زیر است.
- نمایش کد خطا روی KEYPAD: در بسیاری از اینورترهای صنعتی، خرابی IGBT منجر به نمایش خطاهایی مانند short circuit ،over current می شود.
- روشن نشدن یا قطع شدن خروجی درایو: در بعضی موارد، اینورتر روشن می شود، اما خروجی به موتور ارسال نمی شود، یا اینکه بعد از مدت کوتاهی دستگاه متوقف می شود.
- افزایش دمای غیر عادی: در صورت خرابی IGBT، ممکن است دمای بخش قدرت درایو افزایش پیدا کند و سیستم حفاظتی دستگاه فعال شود.
- لرزش یا عملکرد نا منظم موتور: خرابی و سوئیچینگ IGBT می تواند، باعث عدم تعادل در فازهای خروجی و در نتیجه لرزش حرکت موتور شود.
آیا IGBT درایو قابل تعمیر است؟
یکی از سوالات رایج در هنگام خرابی اینورتر، این است که آیا IGBT تعمیر می شود یا نه؟ برای پاسخ به این سوال، باید گفت در اکثر موارد خود قطعه قابل تعمیر نیست و به همین دلیل در تعمیرات دستگاه کنترل کننده دور موتور، دو راهکار وجود دارد.
- تعویض کامل IGBT
- تعمیر برد قدرت و مدار درایو در صورت سالم بودن IGBT
در واقع چیزی که به عنوان تعمیر IGBT اینورتر شناخته می شود، بیشتر به معنی تعویض ماژول معیوب و بررسی مدارهای مرتبط است. همچنین ارزش تعمیر IGBT تا حد بسیار زیادی به توان درایو و قیمت آن بستگی دارد. که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.
- اینورترهای توان پایین: در درایوهای کوچک با توان کاری پایین، هزینه تعویض ماژول IGBT ممکن است نزدیک به قیمت یک اینورتر جدید باشد. در این شرایط تعویض کل دستگاه به صرفه تر است.
- اینورترهای صنعتی: در اینورتر با توان بالا، قیمت دستگاه بسیار زیاد است و تعویض IGBT هزینه بسیار مناسبی نسبت به خرید اینورتر جدید دارد.
- دسترسی به قطعات اصلی: اگر IGBT اصلی در بازار موجود باشد، تعمیر اینورتر و استفاده از IGBT با کیفیت، می تواند عمر مفید دستگاه را برای طولانی مدت افزایش دهد.
| وضعیت | پیشنهادات فنی | توضیح |
|---|---|---|
| اینورترهای ارزان با توان پایین | تعویض کل درایو | قیمت تعمیر IGBT از خرید درایو جدید بیشتر است. |
| اینورتر صنعتی با توان بالای 5 کیلووات | تعمیر و تعویض IGBT | قیمت تعمیر یا تعویض IGBT بهتر از خرید دستگاه جدید است. |
| خرابی ناشی از اتصال کوتاه موتور | ابتدا عیب یابی مدار خروجی | در صورتی که علت اصلی رفع نشود، IGBT تعویض شده می سوزد. |
مراحل کلی تعمیر IGBT درایو
برای تعمیر اصولی اینورتر، رعایت مراحل زیر اهمیت زیادی دارد.
- عیب یابی کامل درایو: در ابتدا باید بخش های مختلف از جمله، برد قدرت، درایور گیت و مدار کنترل بررسی شود.
- تست سلامت IGBT: با استفاده از تجهیزات پیشرفته مانند مولتی متر می توان، وضعیت اتصال بین پایه های کلکتور، امیتر (emitter) و گیت را بررسی کرد.
- تعویض IGBT معیوب: در صورت تایید خرابی، ماژول IGBT باید با مدلی با مشخصات فنی مشابه جایگزین شود.
- بررسی سیستم فن و هیت سینک: قبل از راه اندازی مجدد دستگاه کنترل کننده دور موتور، لازم است فن بررسی شود تا از گرمای بیش از حد و اختلال در عملکرد IGBT جلوگیری شود.
نتیجه گیری
به طور کلی می توان گفت، IGBT یکی از مهم ترین قطعات در مدار قدرت است و خرابی آن می تواند باعث از کار افتادن کامل درایو شود. در اکثر موارد، خود قطعه IGBT قابل تعمیر نیست و باید تعویض شود. بنابراین توصیه می شود، در صورت بروز خطا و خرابی درایو، ابتدا عیب یابی دقیق توسط کارشناسان فنی انجام گیرد تا تصمیم بهتری برای تعمیر یا تعویض گرفته شود.
