Давно было пора начать оформлять заметки по инверторам, но руки дошли до этого только сейчас. Какие-то вышли из строя несколько лет назад и лежали разобранные, какие-то недавно. Активно занялся ремонтом пару месяцев назад, после выхода из строя солнечного инвертора – “старой 600-ки”. Проблему тогда закрыл покупкой еще одной солнечной панели для того, чтобы их число было четным и была возможность запараллелить 2 ветки, но интерес покопаться уже во втором таком вылетевшем инверторе был, чем и занялся.

Собственно, предыстория:

• Первым вышел из строя инвертор с чистым синусом UKC на 400 Вт, купленный когда-то на рынке.

Честно говоря, даже сложно сказать, что это за модель, потому что китайцы даже в описании путаются: ведь для обоих подходящих вариантов выходного (230В) пишется 230 VDC input. О качестве изготовления свидетельствует в том числе упомянутая ранее “странность” – разные транзисторы в высоковольтной части, а также перепутанная цветовая маркировка входных проводов (дважды ловился на это позже и подключал при ремонте питание “наоборот” – благо, из-за защитных диодов в полевиках ничего не сгорало и быстро замечал проблему). Первый раз инвертор “подпалил” подключив к нему солнечный on grid – тогда на выход инвертору стало поступать напряжение выше, чем выдавал внутренний DC-DC, что взорвало конденсатор после этого DC-DC, но на этом, в принципе, повреждения закончились. Тогда же пришло и понимание того, что без лимитера в on grid’e в таком случае – никуда.

Ну а окончательно спалил его полтора года назад – как уже упоминал, из-за косячного самодельного переключателя резервного ввода. Чуть поковырялся в нем тогда и с тех пор он лежал разобранный в коробке. Даже начал немного барахолить его – снял входной клеммник для других нужд. На замену купил инвертор помощнее от Sunyima.

• Вторым вылетел солнечный инвертор – самая первая примитивная 600-ка – вероятно, после грозы. Судя по логам, это случилось примерно 13-го июня 2022 года. В тот раз просто поставил имевшуюся вторую 600-ку, которую так и не продал.
• Третьим вылетел купленный ранее инвертор Sunyima: практически не использовавшийся и сгоревший по той же причине, что и первый – из-за переключателя резервного ввода и встречи двух фаз. После этого таки заказал на Али нормальные переключатели, а на замену инвертору купил такой же – хотя бы чтоб прочитать маркировку разорвавшегося транзистора.
• 26-го мая 2023 – опять же, в грозу – вылетела последняя “старая 600-ка”. После того решил активно заняться ремонтом, в том числе подтянуть ремонты и вылетевших ранее инверторов.

Поискав транзисторы по местным магазинам и толком ничего не найдя, заказал в итоге комплектующие под все 4 инвертора на Aliexpress. Да, решил сыграть в лотерею, но выхода особо не было. Ну или почти не было…

Да, по комплектующим. Во всех инверторах есть низковольтная часть (работающая с солнечной батареей в случае с on grid или с аккумулятором в случае с инвертором 12/230), мост и высоковольтная часть. Во всех инверторах были повреждены как низковольтные ключи, так и высоковольтные – где частично, где все сразу. Так что в итоге были заказаны практически все встретившиеся марки транзисторов.

Чуть-чуть по схеме. Кроме упомянутых низко- и высоковольтных каскадов, в инверторе присутствует линейный стабилизатор на стабилитроне неизвестного номинала и силовом транзисторе TIP41C. Исходя из предельного напряжения для ШИМ-контроллера в 15В, стабилитрон поставил тоже на такое напряжение (меньше у меня только 9), и с учетом падения на остальных элементах – получаем около 14 на выходе.

Так как линейный стабилизатор связан непосредственно с солнечными панельками, то в обоих инверторах в грозу основные повреждения приходились именно на него: были поджарены или повзрывались окрестные элементы, поотслаивались дорожки и тому подобное. В обоих инверторах повспухали входные конденсаторы, а также взорвалось несколько мелких.

Сразу уточню: уже сложно на сейчас сказать, где какие повреждения в каком инверторе были. Однако есть предположение, что в одном из инверторов (вероятно, последнем) при исследовании линейного стабилизатора то ли стабилитрон отвалился, то ли окончательно пробился силовой транзистор (ну не помню) и входное напряжение попало на ШИМ-контроллер UCC2806DW (а также микросхемку в его обвязке). Есть вероятность, что до того он еще мог быть живым. Центральный микроконтроллер стоит за стабилизатором 7805, так что он выжил в любом случае.

Ошметки обвязки линейника были вычищены, текстолит зачищен, монтаж некоторых элементов сделан навесным.

Так или иначе, итог – один UCC2806 мертвый совсем, второй – с подпаленным одним каналом. В процессе наработки методик выявления неисправностей не раз переставлял их местами. Кроме пайки, чип сидел еще на 6 точках какого-то клея, который пришлось в итоге счищать. Как обойти неработоспособность одного канала – я не придумал: они хоть и инверсные, но внутри чипа есть функция отключения обоих выходов одновременно по внешнему сигналу (т.е., инвертор не запускается, если нет разрешения с центрального микроконтроллера). В итоге и эти чипы были заказаны с Али – и это то немногое, что на момент написания статьи действительно работает. В принципе, чипы доступны и у нас, но цена не особо гуманная – порядка 20$ (за что?).

Все заказанные комплектующие приехали разом. ШИМ-контроллер поставил, получил сигнал по обоим каналам. Выжила ли мелкая 8-ножка в обвязке ШИМ-контроллера при пробое линейника – сложно сказать: на ней ни маркировки, ни даже ключа для правильной установки. Судя по всему, это лимитер для ШИМа, следящий за током через низковольтные ключи. В теории, все может работать и без нее, если не выходить за лимиты по мощности (но я не копал в этом направлении).

До приезда комплектующих также проверил на имевшихся живых НВ и ВВ-транзисторах с солнечных инверторов остальные инверторы. Sunyima успешно запустился, а UKC запускался и давал сеть на выходе, но под конец вставал на защиту; с этим решил разбираться позже – главное, что хотя бы номинально он запускался.

В итоге так вышло, что после перетасовки транзисторов в одном инверторе собрались все оригинальные и, фактически, был заменен только ШИМ + TIP41C с обвязкой. Причем, судя по пайкам, ВВ-транзисторы (30NM60ND) я и не трогал. Во втором из оригинальных силовых элементов остались только диоды.

Еще чуть-чуть по схеме:

• ВВ-часть, фактически, “вещь в себе”: никакого внешнего управления там не требуется. Пара выходов трансформатора, пара мостов. Мосты соединяются или последовательно для 230, или параллельно для 110В перемычками припоя на плате. На выходе – относительно мелкий конденсатор, далее – силовые ВВ-ключи с “островками” деталей обвязки.

• В такт с внешней сетью нужные ключи открываются и впихивают энергию в эту самую сеть. Т.е., при желании можно взять и подать высокое напряжение (например, прямо с панелек) прямо после моста и on grid-часть будет работать.
• Главный микроконтроллер (PIC16F877A) следит за сетью через оптопару. Зачем там 2 – не ясно; возможно – для удобства схемы. Фактически, все слежение идет по 3 пунктам: наличие, уровень напряжения и частота. Причем, 2 последних – чисто для удобства и ни на что не влияют, лишь определяют, какой светодиод зажечь на панели. ВОЗМОЖНО, в прошивке где-то это может использоваться – например, если сеть явно выше 110, но сильно ниже 230, то встаем в дежурный режим. По факту, уровень соответствия напряжению внешней сети задается аппаратно перемычками, а до частоты вообще никому нет дела. В итоге для тестирования инвертора достаточно просто подать какую-то сеть на выход, чтобы получить разрешение работы микроконтроллера. Далее тот (после алгоритма запуска, помигав всеми светодиодами) дает разрешение на ШИМ, ШИМ через промежуточные транзисторы дергает пары силовых НВ, получаем сотни вольт на выходе трансформатора, дальше работает ВВ-часть.
• Да, ADC в микроконтроллере “щупает” в том числе приходящее с панельки напряжение (что логично, так как MPPT надо с чем-то работать), поэтому тут не только зажигание нужного светодиода (вообще, зачем было делать 2 диапазона? Железо не меняется, а алгоритм тот же), но и дежурный режим при напряжении ниже 20 и выше 60, что стоит учитывать при запитке ШИМ+МК в обход линейника – на вход все же нужно что-то подать.

---

Оба инвертора вполне успешно запускались и работали согласно их логике. Однако за вторым еще в мастерской начал замечать странности – даже за те несколько секунд, что инвертор набирал мощность (до 100-150 Вт), радиатор НВ-транзисторов становился ощутимо теплым – чего уж ожидать при “боевом” испытании?

Попутно начал уже чуть свободнее обращаться с полевиками – честно говоря, до того опыта с ними не было вообще. Проверять оказалось достаточно просто, так что начал сравнивать выжившие оригинальные транзисторы и купленные с Али на лабораторниках. Оригинальные имели чуть более низкое сопротивление, чем Алишные – хотя и в разы более высокое, чем в даташите. Не знаю, может как-то не так мерял. Но одна закономерность была практически для всех НВ-транзисторов с Али: если оригинальные четко закрывались при убирании напряжения с затвора, то Алишные чаще всего оставались в каком-то подвешенном состоянии, в котором сильно грелись – до тех пор, пока не замкнешь затвор с истоком. В итоге тогда перетестировал все IXFP110N15T2, что были. Половина пробилась в процессе испытаний – подозреваю, что от поднятого до 15В напряжения на затворе. Выжившие поставил во второй инвертор, но уже становилось понятно, что ничего хорошего ожидать не приходится – собственно, упомянутый выше нагрев был тому знаком.

Протестировал с солнечной панелью. Первый инвертор вполне успешно отработал – солнца было не особо много, но чуть больше 200 Вт он через себя пропускал.

Второй инвертор пережил одно включение. Выключил, начал снимать видео и при следующем включении он уже коротил собой солнечную панель.

Вскрытие показало, что вылетел один из IXFP110N15T2 и, на удивление – TIP41C вместе со стабилитроном. Но ШИМ-контроллер не пострадал – не знаю, может так удачно совпало или просто живучий оказался. Однако теперь есть сомнения и насчет первого инвертора – ведь там тоже TIP41C с Али. Кстати, еще до заказа транзисторов с Али в линейнике  поначалу пристроил КТ805 с распаянными через перемычки ногами (они зеркально относительно TIP41C) – кто знает, может стоит вернуться к этому варианту?

И только примерно в это время открыл для себя 2 вещи:

• у меня осталась пара оригинальных IXFP110N15T2. Да, во второй инвертор решил просто поставить комплект новых, а оригинальные в это время где-то затерялись в хламе.
• транзисторы включены по 2 за 1, а значит – вполне можно запуститься только на двух.

Распаял оригинальные, заменил TIP41C и новый стабилитрон, инвертор запустился.

А до распайки сделал видео со сравнением оригинальных и “поддельных”; попутно увлекся “тестированием” поддельных НВ. Везде тот же эффект неполного закрытия. И все транзисторы выгорели или при поднятии напряжения до 60В (при том, что они рассчитаны до 150), или при увеличении тока до 2-3А.

ВВ-транзисторы ведут себя местами чуть-чуть лучше, но и там уже словил “сюрпризы”, о чем будет во второй части повествования.

В итоге второй инвертор пока в подвешенном состоянии и лежит разобранный. Но с учетом того, что у меня не осталось нужных транзисторов ни для него, ни для других инверторов – однако теперь появились навыки их ремонта – то, скорее всего, буду теперь потихоньку выискивать транзисторы и менять уже на нормальные. А на Али попробую открыть споры по выгоревшим транзисторам.