Kostal Piko PV-omvormer snubber wordt te heet, hoe aan te pakken?

Bij de reparatie van een Kostal Piko 3.0 zonnepaneel omvormer loop ik tegen een uitdaging aan. In eerste instantie was het defect dat de zonnepanelen spanning niet overeenkomt met de werkelijke spanning. De DC-spanning was altijd 232V. Na vervanging van een opamp werkt dit weer naar behoren.
Op een gelijkstroomvoeding van 393 Volt werkt de omvormer goed en levert terug. Daarna de zonnepanelen aangesloten (720 Volt openklem) en stonk het naar electronica: gevolg diverse componenten stuk.

Zie het concept schema hieronder wat er defect is geraakt op de orginele DC-scheider print. IC I9 heb ik nog niet kunnen controleren op defect. De optocoupler aan pin 2 van I9 is nog niet getekend.

Blanco schema:

Het is een omvormer met een DC-scheider ingebouwd die werkt op basis van twee simpele relais en een IGBT. Hiermee wordt stroom- en spanningsloos gelijkstroom geschakeld.

De omvormer is als volgt opgebouwd:

  1. DC-scheider met ingebouwde HV-voeding;
  2. Boost converter;
  3. DC-bus circa 680 Volt (2× elco in serie, middenaftakking is nul van AC);
  4. AC uitgang H-brug.

Tijdelijk is er een andere DC-scheider print in geplaatst. Het verschil is dat de orginele print geschikt is voor 1× MPPT en de tijdelijke voor 2× MPPT. De HV-voeding op deze printen verschilt alleen dat er een extra diode (D18) opzit die MPPT2 oplaad.

De volgorde van opstarten is nu:

  1. DC-scheider heeft AC-spanning en DC-spanning
  2. DC-scheider klikt een relais (welke weet ik niet)
  3. Vervolgens gaat de DC-scheider met de ingebouwde HV-voeding de DC-bus opladen tot de spanning van de panelen. De energie wordt verkregen uit de AC-spanning. Dit duurt enkele best lang.
  4. Op het moment dat de DC-bus een gelijke spanning heeft aan de panelen gaat de boost converter werken en boost de spanning naar circa 700 Volt.

Het verbaast mij dat de DC-bus wordt opgeladen uit de netspanning. Ik dacht dat met de orginele print de DC-bus laadde vanuit de PV-spanning met de 3 kW boost-converter. Maarja de functionaliteit in zijnde HV-voeding zit erop, dus dan moet het ook werken toch?

Vraag1
De flyback converter die zorgt voor het opladen van de DC-bus (tot wel 950 Volt?) is stuk gegaan met 720V op de originele print, hoe kan dat en hoe voorkom ik dat? Met 393V was er geen defect.

Vraag2:
Mijn alternatieve print met 2 MPPT ingangen wordt de snubber erg warm van de HV-voeding. Dit duidt bij mij op een erg hoge spanningen op de mosfet. Bij 393 Volt 110 graden Celcius, en bij 720 Volt heb ik de omvormer maar uitgezet toen de 144 graden Celcius bereikt werd. Gemeten met IR-camera. Ik weet niet wat er warm werd op de originele print.

Shiptronic

Overleden

Niet onder volle zon inschakelen?

Wie de vraag stelt, zal met het antwoord moeten leren leven.

(tot wel 950 Volt?)

Is deze 950V door jou gemeten? In de specificatie is het maximum 720V.

En die opamp, die vervangen is? Waarom was dat nodig? Of hoe is die stuk gegaan? En is er (toen) niet meer stuk gegaan? Een opamp vervangen zonder de reden van het defect te kennen, en daarna de boel weer gewoon opstarten, dan kan er dus nog een (verborgen) probleem in zitten. En dat leid dan tot nieuwe defecten. Het apparaat/print zal dus goed gecheckt moeten worden. En zonder schema lukt dat moeilijk of niet. Dan blijft alleen trial en error over. En dat leid meestal tot meer vuurwerk.

En snubber die bij hoge spanning warmer wordt, dat is logisch. Bij een gewone RC snubber zal de energie kwadratisch toe kunnen nemen bij verhoging van de spanning. Maar de temperatuur die je meet, is wel erg hoog ja. In de datasheet zie ik wel, dat het rendement bij hogere spanning lager is. Dus je kunt wel meer warmte verwachten.

Piet

950 Volt staat aan de zijkant van de omvormer.
De opamp zit op een hele andere print en heeft geen relatie met dit probleem.

De oorzaak van de warme snubber en het overlijden van de orginele print heb ik denk ik gevonden. De flyback transformator heeft 3 windingen. 1 primair en 2 secundair.

De weerstand van de defecte trafo en ook van warme snubber print is:
Pri : 1,6 Ohm / 1,6 Ohm
SecL : 1,8 Ohm / 2,6 Ohm
SecH : 7,0 Ohm / 7,0 Ohm

Bij een andere goeie omvormer meet ik
Pri : 1,7 Ohm
SecL : 7,5 Ohm
SecH : 7,5 Ohm

Bij een installatie met een lage PV spanning is er niks aan de hand omdat het circuit maar een korte tijd actief is. Maar bij een hogere spanning gaat er veel meer energie (0,5×C×V^2) in de DC-bus zitten, en wordt de snubber en mosfet te warm.

De RCD snubber heb ik componenten aan toegevoegd. Een extra condensator 2n2, en een ontlaadweerstand 360 kOhm. De spanning over de snubber wordt hierdoor iets lager.

Hieronder het scopebeeld van de Drain-Source spanning. De mosfet is maar een heel kort in geleiding. Ik denk omdat direct al de stroom door de sourceweerstand te groot wordt.

Hoe kom ik aan een andere transformator?

Op 31 mei 2020 08:59:28 schreef Franssieee:
Hoe kom ik aan een andere transformator?

Gewoon een transformator fabrikant opbellen met de wikkel-specs(*), even doorbijten als ze je de MOQ doorgeven(#) en gaan met die banaan!

(*) die heb je niet.
(#) duizenden.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

De opstart procedure is trouwens altijd dat de flyback converter de DC-bus oplaad bij de eerste opstart per dag. Alleen bij de volgende keren gaat het direct via de boostconverter. Pas na circa 10 minuten geen PV-spanning ziet de omvormer dit als een nieuwe dag en gaat de flyback converter opladen.

Als de transformator niet verkrijgbaar is kan ik altijd nog een gescheiden IGBT toepassen met een serieweerstand. Dan is opladen uit de PV-panelen mogelijk.