Cách đo linh kiện diode, igbt công suất biến tần

Diode và IGBT là hai loại linh kiện quan trọng trong biến tần. Khi biến tần bị chập công suất, báo lỗi quá dòng, nổ cầu chì hoặc không có điện áp đầu ra, kiểm tra diode và IGBT là một trong những bước giúp xác định nguyên nhân.

Bài viết dưới đây hướng dẫn cách đo diode chỉnh lưu và IGBT công suất bằng đồng hồ vạn năng, theo từng bước đơn giản, dễ áp dụng khi sửa chữa biến tần.

Chuẩn bị

Trước khi kiểm tra, cần chuẩn bị:

• Đồng hồ vạn năng có chức năng đo diode.
• Tài liệu hoặc sơ đồ chân của linh kiện, module công suất.
• Dụng cụ tháo lắp và thiết bị bảo hộ phù hợp.

Tham khảo: Khóa học servo online miễn phí

Lưu ý an toàn quan trọng:

• Ngắt hoàn toàn nguồn điện cấp cho biến tần.
• Chờ tụ DC bus xả điện theo hướng dẫn của nhà sản xuất và dùng đồng hồ đo điện áp DC để xác nhận điện áp đã giảm xuống mức an toàn.
• Không chập trực tiếp hai cực DC+ và DC− để xả tụ.
• Không đo điện trở hoặc diode khi mạch còn điện.
• Nếu chưa có kinh nghiệm kiểm tra DC bus điện áp cao, không tự tháo hoặc đo module công suất.

Cách đo diode chỉnh lưu

Diode chỉnh lưu có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều AC thành điện áp một chiều DC. Diode thường nằm ở tầng đầu vào biến tần, trước tụ DC bus.

Bước 1: Xác định vị trí và chân diode

• Tìm bộ chỉnh lưu ở khu vực đầu vào nguồn R, S, T hoặc L1, L2.
• Xác định các chân AC và hai cực DC+ (P) và DC− (N) theo sơ đồ hoặc ký hiệu trên linh kiện.
• Với cầu diode tích hợp, cần tra đúng sơ đồ chân của mã linh kiện.

Bước 2: Chọn chế độ đo

• Cắm que đen vào cổng COM, que đỏ vào cổng V/Ω.
• Chuyển đồng hồ sang chế độ đo diode.
• Nếu cần kiểm tra chính xác, tháo linh kiện ra khỏi mạch hoặc cô lập các chân cần đo để tránh ảnh hưởng từ linh kiện mắc song song.

Bước 3: Đo chiều thuận và chiều nghịch

Với diode rời:

• Đặt que đỏ vào Anode (A), que đen vào Cathode (K).
• Ghi lại giá trị điện áp rơi thuận.
• Đảo hai que đo để kiểm tra chiều nghịch.
• Ghi lại kết quả và so sánh hai chiều.

Với cầu diode công suất:

• Xác định đúng chân theo sơ đồ nhà sản xuất.
• Đo từng nhánh diode bên trong cầu, giữa chân AC và DC+, DC− theo đúng cực tính của sơ đồ.
• Đảo que đo cho mỗi cặp chân và so sánh kết quả.

Bước 4: Đọc kết quả

• Dẫn một chiều, chiều còn lại OL: thường là dấu hiệu bình thường đối với diode chỉnh lưu thông thường.
• Gần 0 V hoặc thông mạch cả hai chiều: nghi ngờ diode bị chập.
• OL cả hai chiều: có thể diode bị đứt, tiếp xúc đo không tốt hoặc thang đo không phù hợp.
• Giá trị khác biệt rõ giữa các nhánh tương đương: cần kiểm tra lại từng nhánh và loại trừ ảnh hưởng của mạch bên ngoài.

Với diode silicon thông thường, điện áp rơi thuận thường khoảng 0,5–0,8 V. Diode công suất và các loại diode khác có thể cho giá trị khác nhau.

Cách đo IGBT công suất

IGBT là linh kiện đóng cắt công suất, thường được bố trí thành module để điều khiển ba pha đầu ra U, V, W. Module có thể tích hợp diode hồi tiếp bên trong.

Bước 1: Xác định chân IGBT

• Với IGBT rời, xác định ba chân G (Gate), C (Collector), E (Emitter) theo datasheet.
• Với module công suất biến tần, xác định các chân DC+, DC− và U, V, W theo ký hiệu của module.
• Không tự suy đoán chân theo vị trí hoặc hình dáng linh kiện vì mỗi loại module có thể khác nhau.

Bước 2: Kiểm tra dấu hiệu chập giữa C và E

• Đảm bảo module đã được cách ly khỏi nguồn và tụ DC bus đã được xác nhận an toàn.
• Chuyển đồng hồ sang chế độ đo diode.
• Đo giữa C và E theo một chiều, sau đó đảo que đo.
• Quan sát xem có hiện tượng gần 0 V hoặc thông mạch cả hai chiều hay không.

Nếu hai cực C–E thông mạch gần như bằng 0 theo cả hai chiều, IGBT có khả năng bị chập. Tuy nhiên, nếu đo khi linh kiện còn kết nối với mạch, kết quả có thể bị ảnh hưởng bởi diode và các linh kiện khác.

Bước 3: Kiểm tra diode hồi tiếp bên trong IGBT

Với IGBT có diode hồi tiếp tích hợp, cần xác định đúng cực tính từ datasheet:

• Đặt que đỏ vào Anode của diode hồi tiếp, que đen vào Cathode.
• Ghi lại điện áp rơi thuận.
• Đảo hai que đo và kiểm tra chiều ngược.
• So sánh với thông số nhà sản xuất hoặc với các nhánh tương đương còn lại.

Thông thường, diode hồi tiếp dẫn theo chiều thuận và không dẫn theo chiều ngược trong phép đo nguội. Nếu dẫn cả hai chiều hoặc không dẫn cả hai chiều, cần kiểm tra thêm để xác định diode có hỏng hay không.

Bước 4: So sánh ba nhánh U, V, W

Đây là bước quan trọng khi kiểm tra module công suất của biến tần ba pha:

• Xác định các điểm DC+, DC−, U, V, W.
• Đo lần lượt các cặp DC+–U, DC+–V, DC+–W.
• Đo tiếp các cặp DC−–U, DC−–V, DC−–W.
• Giữ cùng chế độ đo và cùng chiều que đo khi so sánh các cặp tương đương.
• Ghi lại kết quả từng nhánh để phát hiện nhánh có giá trị bất thường.

Các nhánh tương đương thường có kết quả tương tự nhau. Một nhánh chập hoặc khác biệt rõ rệt có thể là dấu hiệu lỗi IGBT, diode hồi tiếp hoặc đường mạch liên quan.

Bước 5: Kiểm tra chân Gate

• Xác định chân G, E và C theo datasheet.
• Đo giữa G–E và G–C theo cả hai chiều.
• So sánh kết quả với thông số module hoặc các nhánh tương đương.
• Nếu phát hiện chập rõ ràng giữa Gate và Emitter/Collector, cần nghi ngờ hỏng lớp cách điện Gate hoặc mạch tích hợp bên trong.

Không kết luận IGBT hỏng chỉ vì đồng hồ hiển thị một giá trị điện trở cụ thể. Một số module có điện trở xả Gate hoặc mạch bảo vệ tích hợp nên kết quả đo có thể khác nhau.

Bảng nhận biết nhanh diode và IGBT hỏng

Các kết quả trên chỉ dùng để kiểm tra sơ bộ. Cần đối chiếu datasheet và cấu trúc mạch của đúng loại linh kiện trước khi kết luận.

Lưu ý

• Không chỉ thay IGBT bị hỏng mà bỏ qua nguyên nhân gây hư hỏng.
• Khi IGBT bị chập, cần kiểm tra thêm diode hồi tiếp, mạch driver Gate, điện trở kích, nguồn driver và tình trạng động cơ/dây cáp.
• Kiểm tra cầu diode đầu vào, tụ DC bus và các dấu hiệu chập mạch trước khi cấp điện trở lại.
• Không thử kích Gate bằng nguồn ngoài nếu chưa nắm rõ thông số, cực tính và mạch bảo vệ của module.
• Sau khi sửa chữa, cần có quy trình kiểm tra an toàn phù hợp trước khi vận hành với nguồn điện công suất.