Funktionsweise / Reparatur 6KVA Wechselrichter

[Sascha N. (sascha_n)]

Hallo,

ich habe hier einen Wechselrichter, so ein typisches China-Ding mit 
einem Innenleben, wie es wohl in 90% dieser Teile vorhanden ist.
Leider ist dieser nun (wieder mal) kaputt und es gibt keinen Schaltplan. 
Ich habe versucht mal nachzuvollziehen, wie das Teil grob funktioniert.
Der Leistungsteil ist recht einfach aufgebaut, 4 Gruppen von MOS-Fet's 
als H-Brücke mit dem Trafo in der Mitte.
Allerdings ist mir bei der Funktionsweise nicht klar, wie es 
funktioniert, dass:

1. Der Akku auch damit geladen werden kann wenn Netz vorhanden 
(funktioniert die H-Brücke auch rückwärts?).

2. Wie wird die Netzspannung durchgeschaltet wenn am Eingang 
Netzspannung anliegt, da ist kein Schütz drin, lediglich ein kleines 
Printrelais, und die 230V gehen nicht auf die Leistungsplatine, nur auf 
die Steuerplatine, die mit einem Flachbandkabel mit dem Leistungsteil 
verbunden ist (und an den Trafo).

Das Ding war schonmal defekt, da waren es aber nur die 
Leistungstransistoren sowie ein Optokoppler. Dieses mal sind auch auf 
der Steuerplatine 2 SMD Transistoren verreckt, nur bin ich mir da über 
deren Aufgabe nicht sicher. Ich tippe mal, das ist auch wieder eine 
H-Brücke die dann die Optokoppler ansteuert?

Vielleicht kennt sich hier ja jemand in dem Thema gut aus und kann mir 
mehr erklären.
Ich habe mal 2 Fotos von der Steuerplatine angehängt.

Gruß Sascha

[Boris O. (bohnsorg)]

Es muss nicht zwingend eine H-Brücke sein. Es gibt auch flexible 
Buck-Boost-Topologien, die eine H-Brücken-ähnliche Struktur aufweisen 
und als Buck, Boost oder Buck-Boost eingesetzt werden. Die funktionieren 
auch rückwärts. Das wird u.a. hier behandelt: 
Beitrag "µC - BUCK - BOOST Konverter"

Wenn es permanet kaputtgeht, würde ich es beerdigen. Nachdem sogar 
Transistoren hinter Optokopplern derart verkohlt sind, ist es a) 
unsicher entworfen oder b) kaputtrepariert.

[Sascha N. (sascha_n)]

Ich tippe mal auf a) :)
Was für Transistoren könnten denn diese 4 SMD Bauteile sein?
Ich habe mit den Bezeichnungen nichts vernüftiges gefunden.
Wenn jermand deren Funktion wüsste, dann könnt eman ja nach einem 
Ersatztyp suchen.

[Stimmy (Gast)]

Aus meiner Sicht ist es sehr wahrscheinlich, dass die kaputten 
SMD-Transistoren nicht die ursprüngliche, Ursache sondern die Folge 
eines anderen Defekts ist.

Fast sicher sind sie zu einer Gegentaktstufe geschaltet.

Und vom Pinout her sind sie am Ausgang und nicht am Eingang des 
Optokopplers, was auch Sinn ergibt: Sie verstärken den Ausgangsstrom des 
Optokopplers und steuern die Gates der MOSFETs an.
Dem Platinen-Aufdruck ("B" und "E") nach sind es Bipolar-Transistoren.

Als Ersatz kann man meiner Ansicht nach "irgendwelche" halbwegs 
schnellen Transistoren nehmen, die so 25 V und 1-2 A vertragen.

Ich würde mal stark darauf tippen, dass im Bild links ein PNP- und 
rechts ein NPN-Transistor ist, wiel der Kollektor des linken Transistors 
mit einer großen Kupferfläche verbunden ist, die vermutlich auf Masse 
liegt. Das sollte man aber nochmal nachmessen.


Nun zum eigentlichen Punkt:

Damit Transistoren derartig gesprengt werden und sich förmlich in Luft 
auflösen, braucht es mehr als nur ein wenig Überlast.

Mit Sicherheit sind die Leistungs-MOSFETs auch kaputt, und haben in 
irgendeiner Form einen Kurzschluss zwischen Drain und Gate. Dann 
bekommen die Gatetreiber die Drain-Spannung der Leistungsstufe und jede 
Menge Strom ab, was das Aussehen der Transistoren erklärt ;)

Der Optokoppler ist höchstwahrscheinlich auch hinüber.

Wenn es einen Shunt o.ä. zur Strommessung gibt, ist vielleicht auch der 
durchgebrannt.

Ich würde die Power-MOSFETs testen und alle kaputten wechseln, die 
Platine auf durchgebrannte Leiterbahnen untersuchen und sie ggf. mit 
Draht flicken, die beiden Transistoren und den Optokoppler tauschen.

Dann den Wechselrichter an einem strombegrenzten Netzteil testen, oder 
zur Not (wenn man ein solches Netzteil nicht hat) eine 12V-Glühlampe als 
Strombegrenzung davor schalten. Wenn er nicht anläuft und sehr viel 
Strom zieht, ist wahrscheinlich noch was anderes kaputt.

[Sascha N. (sascha_n)]

Hallo Stimmy,

habe mir das gerade nochmal angesehen, das mit der Gegentaktstufe macht 
Sinn.
Ich werde mal nach Ersatztypen suchen, und ja die Optokoppler waren das 
letzte mal auch defekt. Warum sind das eigentlich 2 Optokoppler / 4 
Transistoren?
Reichen für eine Gegentaktstufe nicht 2?

Und ja, die Leistungstransistoren sind auch defekt, dem Aussehen nach 
sind da gefühlte 1000A drüber gelaufen.
Ich vermute mal, das beim Einschalten irgendwie 2 Gruppen kurz leitend 
waren und einen Kurzschluss auf der Batterie verursacht haben.
Die Leistungsstufe ist grob so aufgebaut:

------------------------------------------- Batterie 48V
      |                          |
      |                          |
Mosfet Gruppe 1 --         Mosfet Gruppe 2 --
      |                          |
      |                          |
      --------- Trafo ------------
      |                          |
      |                          |
Mosfet Gruppe 3 --         Mosfet Gruppe 4 --
      |                          |
      |                          |
-------------------------------------------- Batterie Masse

Ich hoffe, man kann das erkennen.
Wahrscheinlich ist einfach die Software in dem Ding nicht ausgereift.

[Stimmy (Gast)]

Sascha N. schrieb:
> Warum sind das eigentlich 2 Optokoppler / 4
> Transistoren?
> Reichen für eine Gegentaktstufe nicht 2?

Vermutlich sind für mehr Treiber-Strim entweder jeweils 2 Transistoren 
parallel geschaltet, oder die 4 Transistoren sind zu zwei 
Gegentaktstufen geschaltet, die jeweils die Hälfte einer MOSFET-Gruppe 
ansteuern.

Im Endeffekt wird wohl eine Gegentakt-Stufe aus diesen Transistoren zu 
schwach sein um die MOSFET-Gruppe anzusteuern, darum wurden zwei 
verbaut.

Sascha N. schrieb:
> Ich vermute mal, das beim Einschalten irgendwie 2 Gruppen kurz leitend
> waren und einen Kurzschluss auf der Batterie verursacht haben.

Oder die MOSFETs sind schlicht zu heiß geworden und dadurch 
kaputtgegangen. Meistens bekommen kaputte MOSFETs einen Kurzschluss.
In diesem Fall wären die MOSFETs unterdimensioniert und/oder der 
Hersteller hat eine viel zu hohe Belastbarkeit angegeben.

Ein Software-Fehler ist aber genauso möglich.

[Old P. (Gast)]

Zu 2.
Ist denn überhaupt sicher, dass die 230V "durchgeschaltet" werden?
Ich vermute eher, dass weiterhin der Inverter die 230V liefert, nur eben 
bei Netzbetrieb aus dem Netzteil statt Akku versorgt wird.

Old-Papa