Почему горят модули IGBT?

[genao]

vladh, По сквозняку вылетать не могут транзисторы из-за токоограничения Вашего инвертора-источника. То есть сверхтоки исключаются по определению.
Остаются два варианта при подаче силового напряжения, обусловленные зарядом емкости коллектор-затвор и протеканием силового тока.
1 Для открытого транзистора - вылет из-за выжига по управлению затвора.
Вместо стабилитрона 1N4746A поставь супрессор 1N6376 или два последовательных супрессора 1.5КЕ6.8 и 1.5КЕ7.5.
Как альтернатива, в существующей схеме стабилитрон 1N4746A остается, но ему в помощь добавляется диод Шоттки на 3 Ампера (параллельно резистору, анод к затвору, катод к плюсу конденсатора питания 100мкФ).
Тогда при подаче тока на открытый по управлению транзистор не произойдет превышение затворного напряжения выше допустимого.

2 Для закрытого транзистора - тепловой пробой из-за повышения напряжения управления выше нуля на затворе из-за большого внутреннего сопротивления открытого оптрона, с последующим выходом транзистора в линейный режим например 50В*50А на КЭ (то есть полуоткрытое состояние).
Поставить сильноточный ключ управляемый оптроном, вместо транзистора оптрона.

Вместо этого выше приведенного огорода поставить нормальный драйвер управления IGBT, который внутри содержит управление и защиту IGBT.

[Alex9797]

Еще раз напомню вопрос, который пока остался без ответа:

Контроллер включили. Отработали секунду. Пришло время переключить мост. Как это происходит? Перед переключением моста контроллер сварочника отключается? Или остается включенным? По шагам, и с указанием длительностей.

[vladh]

Это все равно, что их нет вовсе. Для моста все равно.

Почему? Я считаю, что снабберы должны защищать выход от импульсов создаваемых индуктивностью нагрузки. Т.е. импульсы возникаемые в результате разряда индуктивности нагрузки должны быть отработаны снаббером, и на мост уже ничего не должно попасть.

Снабберы должны стоять параллельно каждому транзистору.

Наверно и так можно защищать транзисторы моста. Это называлось бы распределенным снаббером.
Анализируя неисправности вышедших из строя транзисторов я прихожу к выводу: похоже, что везде убиты диоды сидящие параллельно эмиттер-коллектор. Т.е. транзистор становится закороченным, как будто в цепи появился просто проводник. Но тогда вполне вероятен был бы выход из строя следующий транзистор. Но такого нет. Всегда за один раз умирает один транзистор.

[vladh]

Так вот, есть ли 100% уверенность, что именно в этот момент умирают транзисторные модули? Если есть, то на чем она основана? Ведь процесс включения ничем не фиксируется. Если бы это контролировалось осциллографом в режиме самописца, тогда можно было бы момент гибели четко зафиксировать, и сопоставить по времени с моментом включения контроллера. Но ведь этого нет. Значит, контроль был только визуальный, и выводы сделаны субъективные.

Ну, согласитесь что выводы всегда субъективны, даже если факт события зафиксирует самый быстрый, самый точный и самый надежный прибор.

Важно получить ответ на такой вопрос: действительно ли транзисторы умирали в момент подачи питания? Или все же это они выдерживали, а умирали в момент первой же попытки переключения полярности?

Выше я уже писал, что без силы переключения транзисторов моста происходят без проблем. Об этом говорили светодиоды в затворах транзисторов и напряжение и ток нагрузки при питании от лабораторного источника питания.

[genao]

Еще версия - из-за больших затворных сопротивлений и возможно больше 5см длины свитых проводов управления затвором от управляющей схемы возникают колебания затворного напряжения при подаче силового тока и как следствие работа ключей в линейном режиме с последующим тепловым пробоем одного из ключей, наиболее вероятен выход из строя "якобы" закрытого ключа.
Надо проанализировать - "сдыхали" "призакрытые" ключи только нижние или только верхние?.

[mtit]

При этом методе предполагается, что собирается одна схема, включается если сгорает элемент его заменяют на исправный и собирается другая схема с коррекцией выявленных (или выдуманных) дефектов. Если опять сгорает то все повторяется до тех пор пока не перестанет сгорать, либо кончаться деньги на приобретение новых комплектующих.

vladh, не совсем так. Вы от 15 Вольт 3 Ампер пытаетесь сразу перейти на 125 Вольт 200 Ампер. Я предлагаю переходить постепенно. Сперва хоть и 300 Вольт, но 0,5 ампера. Потом 300 Вольт 10 Ампер. И уж потом 200 Ампер.
И сперва - не от сварочника. Там бывают "навороты" для уверенного горения дуги. Не факт, что он сам не создаёт ВВ импульсов дабы "прошить" якобы погасшую (в картине для его мозгов) дугу.

[Alex9797]

Выше я уже писал, что без включения силы переключения транзисторов моста происходит без проблем.
Об этом говорили светодиоды в затворах транзисторов и напряжение и ток нагрузки при питании от лабораторного источника питания.

Светодиоды в затворах не могут говорить об отсутствии проблем на выходе. Впрочем, они не могут говорить и об отсутствии проблем на затворах.
Эти светодиоды могут говорить лишь о том, что напряжение на затворе ниже напряжения свечения светодиода - если светодиод не светится. А если светится, то это говорит лишь о том, что напряжение на затворе выше напряжения зажигания светодиода. Ну, по его яркости в некоторой степени можно судить л величине этого напряжения. Но если судить визуально - это настолько субъективно, что нет смысла даже принимать это во внимание.

На самом же деле этим транзисторам для полноценного отпирания на затвор надо подать не менее 12, а желательно 15 вольт. Сколько подавалось на самом деле, на данный момент науке неизвестно.
.

Ну, согласитесь что выводы всегда субъективны, даже если факт события зафиксирует самый быстрый, самый точный и самый надежный прибор.

И это что, весь ответ на заданный вопрос? Так мы далеко не уедем. Точнее, никуда дальше не поедем. Кстати, я просмотрел предыдущую вашу тему, на которую вы дали ссылку в первом посту. Там такая же фигня, каждое слово из вас клещами тянули.
У меня исчерпался лимит терпения.

А на прощанье, чтобы не плевали мне в спину, опишу меры по спасению оставшихся транзисторов, как я их вижу с учетом имеющейся информации.

1. Схемы управления затворами транзисторов надо переделать. Между затвором и эмиттером обязательно должен стоять резистор, хотя бы 1 килоом. Резистор между выходом драйвера и затвором должен быть намного меньше 220 Ом. Тут уже советовали - не более 38 ОМ. Прислушайтесь к этому. Напряжение на затворе открытого транзистора должно гарантированно быть не менее 12 вольт. (Кстати, ваш светодиод образует с резистором 220 Ом делитель, и напряжение на затворе вообще неизвестно какое, но явно занижено).

2. Снабберы надо установить на каждом транзисторе, причем непосредственно на его выводах. Если проводники от снабберов длинные - это уже не снабберы.

3. Надо хорошо изучить поведение сварочного инвертора в момент включения его контроллера. Ведь реально между моментом включения тумблера, и появлением тока на выходе проходит довольно большой промежуток времени. А между моментом появления тока, и моментом, когда его величина примет установившееся значение, равное заданному - пройдет еще достаточно много времени. А в течение времени, пока величина выходного тока установится, она может принимать самые разные значения, и могут быть хоть и кратковременные, но значительные превышения тока.
Тут уже задавали вопрос насчет наличия осциллятора. Эта штука запросто может убивать транзисторы, особенно если они не защищены индивидуальными снабберами.

4. Алгоритм переключения моста надо переделать коренным образом. Мертвое время должно быть, но при этом все транзисторы должны быть не запертыми, а открытыми. Потому что питается мост не от источника напряжения, а от источника тока.
Вот примерный вид алгоритма:

1. Все отключено.
2. Клемма "200А" моста соединена с земляной шиной сварочника легкосъемной перемычкой.
3. Включаем контроллер сварочника, задаем регулятором ток 200 ампер или другой, по вкусу.
4. Включаем схему управления переключениями моста. Пусть себе переключает, это неважно, в какой момент мы подадим питание на мост.
5. Теперь самое главное - не перепутать. Подключаем плюсовой кабель сварочника к клемме "200А". Выход сварочника окажется нагруженным на перемычку, и некоторое время уйдет на то, чтобы выходной ток принял установившееся значение.
6. После этого отсоединяем перемычку от земляной шины. Все, с этого момента выходной ток сварочника пойдет через транзисторы моста. При этом не произойдет никакого резкого броска напряжения на мосту и выходе сварочника, и не произойдет резкого изменения тока, что с благодарностью оценит регулятор тока сварочника.
Теперь посмотрим, что должны делать транзисторы.

7. Открыть транзисторы первой диагонали.
8. Пауза 1...2 секунды
9. Открыть транзисторы второй диагонали (да, все 4 транзистора открыты одновременно!).
10. Пауза 1...2 мс
11. Закрыть транзисторы первой диагонали
12. Пауза 1...2 секунды
13. Открыть транзисторы первой диагонали
14. Пауза 1...2 мс
15 Закрыть транзисторы второй диагонали
16. Пауза 1...2 секунды................ Ну, и так далее....
Таким образом, мост у нас все время в проводящем состоянии, поэтому питание на него можно подавать в любой момент. При этом транзисторы в безопасности, так как напряжение на них низкое. В отличие от варианта, когда все транзисторы одновременно закроются. В этот момент ток резко прервется, и мало не покажется. Все индуктивности в этой цепи дружно попытаются пробить запертые транзисторы.

Продолжим алгоритм. При отключении этой молотилки надо часть предыдущего алгоритма проделать в обратном порядке:

17. Закоротить мост перемычкой на землю.
18. Выключить сварочник.
19. Отсоединить его кабель от клеммы моста "200А"
20. Выключить управление моста.

Ну, вроде все.
Удачи!

[vladh]

vladh, не совсем так.

Не совсем, но почти. Вы мне предлагаете постепенно повышать напряжение при малом токе. Пусть я так делаю и дохожу до 280 В и у меня сгорает транзистор модуля. Я делаю вывод что до 275 В работать можно . Заменяю модуль и начинаю поднимать ток. Дохожу до 150 А и у меня сгорает транзистор. Я делаю вывод, что 275 В и 150 А - граничные значения и начинаю играться с частотой и т.д. Мне еще предстоит поиграться с температурой, как с плюсом так и с минусом. И т.п. С мозгами сварочника я поступил просто. Я их перепрошил оставив только самую простую функцию-отслеживания температуры силовых транзисторов.

[mtit]

Пусть я так делаю и дохожу до 280 В и у меня сгорает транзистор модуля. Я делаю вывод что до 275 В работать можно .

Нет, Вы идёте читать мануал на транзистор, где написано "напряжение 600 Вольт" и глубоко задумавшись, сравнив 275 и 600, идёте искать где косяк.
При этом на токе 0,5 Ампера возможно увидеть полуоткрытый БТИЗ, промерев прямое падение напряжения. При этом воткнув в разрыв питающего провода лампу накаливания 300 Вт - Вы (почти) никогда не спалите модуль из-за "сквозняка".
И т. д.

[vladh]

Светодиоды в затворах не могут говорить об отсутствии проблем на выходе. Впрочем, они не могут говорить и об отсутствии проблем на затворах.

И так, и не совсем. Именно по их сечению и яркости свечения я в первую очередь узнавал о выходе транзистора из строя.

Сколько подавалось на самом деле, на данный момент науке неизвестно.

Для полноценного отпирания, согласно *pdf на них достаточно 10 В. Я подавал 12 В на верхние и 11 В на нижние.

И это что, весь ответ на заданный вопрос? Так мы далеко не уедем. Точнее, никуда дальше не поедем. Кстати, я просмотрел предыдущую вашу тему, на которую вы дали ссылку в первом посту. Там такая же фигня, каждое слово из вас клещами тянули.
У меня исчерпался лимит терпения.

Тем не менее большое Вам спасибо за участие и советы. Наверное я недостаточно полно излагаю свои проблемы, но тем не менее почти всегда люди меня понимают, и в общем дают дельные советы

1. Схемы управления затворами транзисторов надо переделать. Между затвором и эмиттером обязательно должен стоять резистор, хотя бы 1 килоом. Резистор между выходом драйвера и затвором должен быть намного меньше 220 Ом. Тут уже советовали - не более 38 ОМ. Прислушайтесь к этому. Напряжение на затворе открытого транзистора должно гарантированно быть не менее 12 вольт. (Кстати, ваш светодиод образует с резистором 220 Ом делитель, и напряжение на затворе вообще неизвестно какое, но явно занижено).

Вряд ли. На 90% дело не в этом.

2. Снабберы надо установить на каждом транзисторе, причем непосредственно на его выводах. Если проводники от снабберов длинные - это уже не снабберы.

Да, так было бы лучше, но и что сейчас стоит должно спасать.

3. Надо хорошо изучить поведение сварочного инвертора в момент включения его контроллера. Ведь реально между моментом включения тумблера, и появлением тока на выходе проходит довольно большой промежуток времени. А между моментом появления тока, и моментом, когда его величина примет установившееся значение, равное заданному - пройдет еще достаточно много времени. А в течение времени, пока величина выходного тока установится, она может принимать самые разные значения, и могут быть хоть и кратковременные, но значительные превышения тока.
Тут уже задавали вопрос насчет наличия осциллятора. Эта штука запросто может убивать транзисторы, особенно если они не защищены индивидуальными снабберами.

С работой этого сварочника я знаком достаточно хорошо и осциллятора там нет.

4. Алгоритм переключения моста надо переделать коренным образом. Мертвое время должно быть, но при этом все транзисторы должны быть не запертыми, а открытыми. Потому что питается мост не от источника напряжения, а от источника тока.
Вот примерный вид алгоритма:

1. Все отключено.
2. Клемма "200А" моста соединена с земляной шиной сварочника легкосъемной перемычкой.
3. Включаем контроллер сварочника, задаем регулятором ток 200 ампер или другой, по вкусу.
4. Включаем схему управления переключениями моста. Пусть себе переключает, это неважно, в какой момент мы подадим питание на мост.
5. Теперь самое главное - не перепутать. Подключаем плюсовой кабель сварочника к клемме "200А". Выход сварочника окажется нагруженным на перемычку, и некоторое время уйдет на то, чтобы выходной ток принял установившееся значение.
6. После этого отсоединяем перемычку от земляной шины. Все, с этого момента выходной ток сварочника пойдет через транзисторы моста. При этом не произойдет никакого резкого броска напряжения на мосту и выходе сварочника, и не произойдет резкого изменения тока, что с благодарностью оценит регулятор тока сварочника.
Теперь посмотрим, что должны делать транзисторы.

7. Открыть транзисторы первой диагонали.
8. Пауза 1...2 секунды
9. Открыть транзисторы второй диагонали (да, все 4 транзистора открыты одновременно!).
10. Пауза 1...2 мс
11. Закрыть транзисторы первой диагонали
12. Пауза 1...2 секунды
13. Открыть транзисторы первой диагонали
14. Пауза 1...2 мс
15 Закрыть транзисторы второй диагонали
16. Пауза 1...2 секунды................ Ну, и так далее....
Таким образом, мост у нас все время в проводящем состоянии, поэтому питание на него можно подавать в любой момент. При этом транзисторы в безопасности, так как напряжение на них низкое. В отличие от варианта, когда все транзисторы одновременно закроются. В этот момент ток резко прервется, и мало не покажется. Все индуктивности в этой цепи дружно попытаются пробить запертые транзисторы.

Продолжим алгоритм. При отключении этой молотилки надо часть предыдущего алгоритма проделать в обратном порядке:

17. Закоротить мост перемычкой на землю.
18. Выключить сварочник.
19. Отсоединить его кабель от клеммы моста "200А"
20. Выключить управление моста.

Ну, вроде все.
Удачи!

А вот здесь есть интересные мысли. И мне надо их хорошенько обдумать.
P.S. А вот сейчас у меня появилась интересное решение моей проблемы. Дело в том, что один мой старый коллега в Екатеринбурге занимается разработкой такого же изделия. Основные принципы одинаковые. У него также стоит один общий снаббер. И вот у него все работает. И я сейчас подумал, что я наверное недооценил значение снаббера. В моём скорее всего сгорел резистор. Я использовал резистор в корпусе SQP. Он беленький и нагар на нем должны быть хорошо видны. Но он видимо сгорел тоже незаметно. Я его не проверяю, а он видимо не работает. В понедельник когда приду на работу-отпишусь.