SMA Wechselrichter reparieren IGBT defekt

[Reinhold (Gast)]

Hallo,
habe einen Wechselrichter - SMA 5000 tl ms - , bei welchem 3 von 4 
Ausgangs- IGBT's, sowie eine große Diode durchgebrannt sind / waren.
Inzwischen habe ich die IGBT's und die Diode gegen Neue getauscht.
Zusätzlich alle 4 Z-Dioden (18V) an den 4 IGBT Basis, (3 waren defekt) 
sowie 4 Dioden, welche von den Z-Dioden scheinbar nach + gehen. (Eine 
davon war defekt). Weiterhin 2 Optokoppler der IGBT-Ansteuerung (2 
scheinen noch in Ordnung zu sein.
Problem: Es kommt beim Testen des Wechselrichters immer noch "Fehler 
IGB's".
Der WR startet normal; dann werden die Relais geschaltet. Nun müsste der 
WR einspeisen - kommt aber die o. g. Fehlermeldung.
Welcher der 4 IGBT - Zweige das Problem verursacht ist mir unklar. 
Wüsste aber auch nicht, ob es eine Prüfmöglichkeit gibt.

Vielleicht kann mir jemand einen sinnvollen Tipp geben.

Anbei Bilder vom Patienten, sowie eine unvollständige Schaltplan-Skizze.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Hat evtl. nichts damit zu tun, aber der o.a. Elko hat anscheinend sein 
Röckchen gehoben.
Du solltest auch mal schauen,
1. welcher Pegel an den Halbbrücken Lastausgängen liegt.
2. ob es eine Rückmeldung von diesem Ausgängen zur Steuerung gibt.

[Reinhold (Gast)]

Hallo,
habe bei den IGBTs zwischen G-C und C-E gemessen.
Der IGBT2 war mit einer Spannung von 200V auffällig.
Trotz Suche konnte ich kein fehlerhaftes Bauteil finden.
Nachdem ich hier diesen IGBT-Treiber (AJ312) nicht gewechselt habe, da 
der Ausgang scheinbar nicht durchgebrannt ist, werde ich diesen im 
nächsten Schritt wechseln.
Gemessene Werte anbei auf dem Bild.
Weiterhin ergänzt, wie die IGBTs untereinander verschaltet sind.
Wobei mir die Messwerte von IGBT 1 und 4 ebenfalls unlogisch erscheinen. 
Sind aber zumindest von der Spannung im Rahmen des Möglichen.
Anbei weiterhin ein Bild vom IGBT2 und den Bauteilen für dessen 
Gate-Ansteuerung.

[Phil J. (exloermond)]

Hast du das Loch in den Kondensator mit dem Lötkolben gebraten? duck

Der obersten Dreibeiner sieht minder korrekt verlötet aus.
Miss mal die Leiterbahnen durch, vielleicht hat es eine mit angekokelt.

Misst die Steuerung am Ausgang der IBGTs nach?

[Christian K. (Gast)]

Wechsel alle Elkos im Zwischenkreis (die Schwarzen, einer wirft schon 
Wellen am Deckel) aus. Das sind die Bauteile in einem Wechselrichter mit 
der kürzesten Lebensdauer. Sonst sind die neuen IGBT gleich wieder hin.

[Reinhold (Gast)]

Hi',
die Spannungen habe ich heute nachgemessen.
Auffällig ist der IGBT2. Hier fallen zwischen C und E 200V ab.
Der IGBT1 ist am Collektor auf 200V.
Sobald dieser durch schaltet, liegt am IGBT1 am Emitter 200V an - fließt 
dann zum Collector IGBT2 dieser schaltet aber scheinbar nicht durch 
sodass zwischen C und E des IGBT2 die 200V zu messen sind.
Der IGBT3 und 4 scheinen durch zu schalten, denn sonst wäre der 
Spannungsabfall nicht vorhanden.
Die weiteren Messungen zwischen IGBT1-2; 2-3 und 2-4 scheinen diese 
Theorie zu bestätigen.

Gewinne den Eindruck, dass der Wechselrichter beim Test nacheinander die 
4 IGBTs durchschaltet und dabei prüft, ob die Spannung vom IGBT1 bis 
IGBT4 durch läuft und geschaltet werden kann.

Da ich bisher den Gate-Treiber (Optokoppler) des IGBT2 noch nicht 
gewechselt habe, werde ich das morgen machen.
Dachte mir bisher immer noch, dieser wäre OK - vielleicht doch nicht!

Das Thema Kondensatoren verschiebe ich, bis die IGBTs laufen.
Bei Wikipedia ist bezüglich Alterung zu lesen: "...die ohmschen Verluste 
des Kondensators steigen an....". OK - schließe daraus, dass die beiden 
großen Kondensatoren mit verschobenem Schrumpfschlauch noch fällig sind. 
Das aber später.

[Paul B. (paul_baumann)]

Christian K. schrieb:
> Wechsel alle Elkos im Zwischenkreis (die Schwarzen, einer wirft schon
> Wellen am Deckel) aus. Das sind die Bauteile in einem Wechselrichter mit
> der kürzesten Lebensdauer. Sonst sind die neuen IGBT gleich wieder hin.

Reinhold schrieb:
> Das Thema Kondensatoren verschiebe ich, bis die IGBTs laufen.

Reinhold schrieb:
> OK - schließe daraus, dass die beiden
> großen Kondensatoren mit verschobenem Schrumpfschlauch noch fällig sind.
> Das aber später.

Wenn die IGBT genug Geld gekostet haben, wirst Du das Wechseln der 
Kondensatoren das nächste Mal vielleicht nicht auf später verschieben.

Viel Glück beim Hasard-Spiel wünscht
Paul

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Reinhold schrieb:
> Das Thema Kondensatoren verschiebe ich, bis die IGBTs laufen.

Wären die Kondensatoren nicht wichtig, hätten die Hersteller sie nicht 
verbaut - es handelt sich nicht um ein allgemeinnütziges Unternehmen, 
sondern um profitorientierte Produktion. Also erfüllen die Bauteile 
sicher nicht nur Zierfunktionen.

Reinhold schrieb:
> Bei Wikipedia ist bezüglich Alterung zu lesen: "...die ohmschen Verluste
> des Kondensators steigen an...."

Nichts gegen Wikipedia, aber es gibt tatsächlich Kondensatoren, die 
kaputt gehen, z.B. auf Kurzschluss gehen oder gar keine Kapazität mehr 
haben und damit andere Bauteile gefährden oder mit sich in den Abgrund 
ziehen.

[Reinhold (Gast)]

Hallo,
Danke für die Hinweise.
Nachdem ich nun den verdächtigen 3. IGBT-Treiber gewechselt habe, hat 
der Wechselrichter heute Abend tatsächlich eingespeist!!!

Morgen werde ich den Wechselrichter den ganzen Tag laufen lassen und ein 
Display einbauen, um zu sehen, welche Meldungen er bringt und wie er 
läuft.

Bin schon neugierig...

Zu den IGBT-Preisen und IGBT-Treibern:
Diese kosten, mit Bezug aus Hongkong, nur einen Bruchteil der 
Kondensatoren.

Für die Kondensatoren konnte ich bisher leider keine günstige Quelle 
finden.

[Homo Habilis (Gast)]

Reinhold schrieb:
> Für die Kondensatoren ... bisher leider keine günstige Quelle

Du brauchst ja nicht die gleichen. (Hersteller+Bezeichnung) Sondern nur 
die gleiche Bauform/Größe, mit äquivalenten Daten. (Oder besser. 
Könntest ja die Bezeichnung der originalen und der von Dir gefundenen 
Ersatztypen zur Verifikation hier einstellen.)

[Reinhold (Gast)]

Eingebaut sind bei meinem Wechselrichter SMA 5000 TL MS folgende 
Kondensatoren:  B43521-C5687-M; 680µF; 450V.
Mit 5 Anschlussbeinen.
Habe 2 baugleiche mit denselben Leistungsdaten in der Bucht gefunden.

Aber nun das weniger Erfreuliche:
Wie berichtet, speiste gestern der WR am Abend noch kurz ein. Dann war 
die Sonne weg.
Habe den WR über Nacht in der Holzhütte liegen lassen und nicht, wie 
üblich, im Haus gelagert, um heute mit Display genauer zu testen. Leider 
schaltet heute Morgens der WR trotz Leistung der Module von >1KW nicht 
auf Einspeisebetrieb. Die LED blinkt grün; dann hört man ein leises 
tac..tac...tac, was normal ist - und dann geht normalerweise die LED auf 
Dauer-Grün.
Wenn nicht genug Leistung von den Modulen vorhanden ist, hört man dass 
ein Relais das Netz wieder weg schaltet und die LED blinkt weiter in 
Grün. Genau so verhält sich der WR heute.
Da es in der Nacht -3°C hatte, ist der WR entsprechend kalt.
Im Internet habe ich gelesen, dass dieser Fehler scheinbar bei älteren 
WR auftritt.

Frage mich, ob es sein kann, dass die Elkos dieses Problem verursachen?
Diese sind sowieso schon vorgeschädigt - und die Kälte gibt ihnen heute 
den Rest?
Werde die Kondensatoren ausbauen und die Kapazität messen. Die beiden 
mit der hochgeschobenen Folie werden sowieso ausgetauscht.

Dann werde ich hier die Laufzeit-Daten des WR und die Kapazitätswerte 
der Kondensatoren einstellen. Ist sicher interessant.

Das Alter des Geräts lässt sich nirgends erkennen. Weder auf dem Gerät, 
noch auf den Labels der Platinen.
Auf den Elkos steht 09.04G das könnte ein Datecode sein.
Der WR könnte nach meiner Meinung aus 2004 oder auch 2009 sein.

[Reinhold (Gast)]

Hallo,
scheinbar liegt das Problem, dass der WR grün blinkt und nicht ans Netz 
geht am Spannungs-Hochsetzer.
Habe schon einmal beiläufig gelesen, dass es sowas bei den WR gibt.
Von der unteren Platine geht ein blaues und rotes Kabel zur oberen 
Platine.
Hier liegt beim Startvorgang zuerst 0v; dann die Spannung der Module 
(350V bei mir) und dann 700V an.
Man hört dabei einen hochfrequenten Pfeifton.
Dann schaltet der WR ans Netz. Man hört das tac...tac...tac...
Wenn die Spannung dann -warum auch immer- abfällt, geht der WR wieder 
vom Netz.
Wenn man mit dem Haar-Föhn den Bereich des auf dem Bild zu sehenden 
kleinen Trafos erwärmt, bleibt der WR am Netz und speist ein (bei mir 
soeben ca. 1600W).
Föhn weg - nach ca. 4 Minuten geht der WR vom Netz.
Mit dem Föhn erwärmen - WR geht wieder ans Netz und speist ein.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Man kann es nur schlecht sehen, aber diese beiden Elkos scheinen 
hochgebogene Deckel zu haben. Bei den Dinger ist eine Sollbruchstelle in 
Form eines Schlitzes im Deckel, überprüfe sie daraufhin mal und auch die 
anderen in dem Bereich. Die sollten oben glatt sein und nicht konkav.

[Michael W. (Gast)]

Na - da tipp' ich doch spontan mal auf einen (oder mehrere) der im 
Umfeld des kleinen Trafos vorhandenen 10 Elkos (6x blau, 4x silber). Mal 
wieder den Bereich erwärmen, wenn der WR läuft, mit gezielten 
Kältespray-Sprühstoß auf jeweils einen der C's schauen, wann der WR 
wieder 'abkackt' - dann sollte (einer) der Schuldige(n) gefunden sein - 
im Zweifelsfall einfach alle tauschen...

[Reinhold (Gast)]

Hallo,
habe den WR wieder zerlegt und auch die untere Platine ausgebaut.

Ja, die Kondensatoren könnten die Ursache sein.

Gleich links neben dem Trafo ist ein roter Länglicher zu sehen. Der hat 
in Längsrichtung über das gesamte Gehäuse Haarrisse. Die Vergussmasse 
sieht "angebraten" aus. Habe diesen ausgelötet. Anbei ein Bild davon.
Ist zwar nur 1nF - aber vielleicht ist er trotzdem der Schuldige.

Die Elkos im Metallgehäuse sind an der Oberseite zwar etwas uneben - 
aber ich denke, die könnten noch passen. Anbei ein Bild von der Seite. 
Da ich keine solchen zur Hand habe, würde ich vorerst nur den roten 
Kondensator tauschen.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Reinhold schrieb:
> aber ich denke, die könnten noch passen.

Es hilft nur, Welligkeit zu messen. Erst dann weisst du, ob den Dingern 
noch zu trauen ist. Der kleine rote Snubber-Kondensator ist eher nicht 
für solche Ausfälle verantwortlich, aber tauschen kannst du ihn ja.

[Reinhold (Gast)]

Verstehe nicht ganz, welche Welligkeit?
Die Verbiegung des Deckels der Kondensatoren?
Bei einem kann ich 0,02mm Verbiegung messen. Die anderen sind darunter.

Habe heute die beiden auffälligen, großen Kondensatoren der oberen 
Platine, ausgelötet.
Anbei ein Bild davon.
Ergebnis:
Nr. 1 hat 592µF und 173mOhm bei 100Hz
Nr. 2 hat 603µF und 175mOhm bei 100Hz

Bei 50°C hat Nr. 1 608µF und 118mOhm

Lt. Datenblatt dürfen die Kondensatoren haben:
680+-20% = 544...816µF bei 300mOhm

Also wären die Teile trotz ihres auffälligen Aussehens und 13 Jahren 
Alter noch innerhalb der Spezifikation.

[Reinhold (Gast)]

Hallo,
leider ist der WR nun tot....
Konnte den Fehler mit Kältespray und Föhn auf den Bereich der 
SMD-Bauteile einkreisen. Dann die Platine ausgebaut und mit dem 
Mikroskop geprüft, ob eine schlechte Lötstelle zu erkennen ist. Eine 
verdächtige war vorhanden, wurde nachgelötet aber das war's dann doch 
leider nicht.
Habe dann nochmals versucht, den Fehler weiter einzukreisen - und hätte 
auf die Diode oder den in der nähe befindlichen Widerstand getippt.
Habe dann die Diode mit dem Lötkolben erwärmt - als sich plötzlich 
mehrere Bauteile mit mächtigem Knall verabschiedeten.
Schutzbrille kann man hier empfehlen.

OK- das war's.
Außer Spesen nichts gewesen.
Aber doch einiges gelernt.

[Paul B. (paul_baumann)]

Reinhold schrieb:
> Aber doch einiges gelernt.

...und WAS?

MfG Paul

[Gerd E. (robberknight)]

Reinhold schrieb:
> Habe dann die Diode mit dem Lötkolben erwärmt

Im laufenden Wechselrichter bist Du da mit dem Lötkolben ran?

Wow. Das nenne ich grob unvorsichtig.

Glück gehabt daß Du noch lebst.

> - als sich plötzlich
> mehrere Bauteile mit mächtigem Knall verabschiedeten.

gar kein Wunder. Dein Lötkolben dürfte vermutlich hart auf Schutzerde 
liegen, die Teile im WR auf irgeneinem anderen Potential. Das verträgt 
sich gar nicht.

> Schutzbrille kann man hier empfehlen.

Nicht nur die.

[Andi B. (andi_b2)]

Reinhold schrieb:
> und hätte
> auf die Diode oder den in der nähe befindlichen Widerstand getippt.

Und warum auf Diode oder Widerstand und nicht auf die allseits für ihre 
Unzuverlässigkeit bekannten SMD AL-Elkos?

[Axel R. (Gast)]

StromTuner

Matthias S. schrieb:
> und nicht konkav.

..konvex duckundwech :b

StromTuner

EDIT:
ich habe nicht alles gelesen:
Alter - bist komplett irre ?!?! einself

Da mitm Kolben drinn rumzumachen, wenn das Ding noch läuft oha