海信日立RAS-140FS3Q變頻模塊在電力電子設(shè)備中，應(yīng)用IGBT時，對IGBT的自身保護措施通常有以下三種：利用過電流信號的檢測來切斷柵極控制信號；利用緩沖電路抑制過電壓，并限制過量的及利用溫度傳感器檢測殼溫控制主電路跳閘，以實現(xiàn)過熱保護。
（1）過電流保護的過電流保護電路殼分為兩種類型：一種是低倍數(shù)（1.2～1.5倍）的過載電流保護；另一種是高倍數(shù)（不加保護時可達8～10倍）的短路電流保護。對于過載保護，由于不必快速響應(yīng)，殼采用集中式的保護，即檢測輸入端或直流環(huán)節(jié)的總電流，當此電流超過設(shè)定值后，比較器翻轉(zhuǎn)，封鎖裝置中所有IGBT驅(qū)動器的輸入脈沖，使裝置的輸出電流降為零。這種集中式的保護具有保護的徹底性，一旦保護動作后，需通過復位才能恢復正常工作。
IGBT的過電流保護還可采用集-射極電壓識別法，因為IGBT的通態(tài)飽和壓降VCE(sat)與集電極電流IC呈近似線性關(guān)系，所以IGBT的過電流保護也可以采用集電極電壓檢測的方法來實現(xiàn)，即利用測量VCE(sat)的大小來判斷IGBT集電極電流的大小。當IGBT的結(jié)溫較高時，在大電流情況下的通態(tài)飽和壓降會增加，這種特性有利于過電流的識別。需注意兩點：一是識別時間；二是保護切斷速度。從識別出過電流信號至切斷柵極控制信號的總時間必須小于允許短路過電流的時間。過電流時切斷IGBT漏極電流不能和正常工作中切斷速度一樣快，在主電路電感中引起很高的反電動勢而形成尖峰電壓，這種尖峰電壓足以損壞器件。因此，應(yīng)采用措施使得在允許的短路時間內(nèi)進行慢速切斷。
（2）海信日立RAS-140FS3Q變頻模塊短路保護 在用IGBT構(gòu)成的變流器中發(fā)生負載短路或同一橋臂出現(xiàn)直通現(xiàn)象時，電源電壓直接加到IGBT的C、E兩極之間，流過IGBT的集電極電流將會急劇增加，此時如不迅速撤除柵極驅(qū)動信號，就會燒毀IGBT。IGBT能在不損壞的前提下承受電路電流的時間稱為允許短路時間，c示。的長短與電源電壓VCC、柵射驅(qū)動電壓VGE以及有密切的關(guān)系。
為了防止由于短路故障而造成IGBT損壞，必須有完善的故障檢測與保護環(huán)節(jié)，及時檢出過電流故障，并迅速切除。實際應(yīng)用中，引起短路故障的主要原因有：
1）直通短路產(chǎn)生的原因是，由于橋臂中某一個器件損壞或反并聯(lián)二極管損壞。
2）橋臂短路產(chǎn)生的原因是，由于控制回路、驅(qū)動回路的故障或干擾噪聲引起的誤動作，造海信日立RAS-140FS3Q變頻模塊成一個橋臂中的兩個IGBT同時開通。
為了封鎖短路電流，過去常采用軟關(guān)斷降低柵壓的方法。采用軟關(guān)斷是為了避免發(fā)生過大的電流下降變化率，以免產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓使IGBT擊穿損壞。為了避免續(xù)流二極管的過沖電流和吸收電容器的放電電流，柵極的封鎖需延遲2μs后動作，柵極電壓軟關(guān)斷的下降時間約需5～10μs，使小于10μs的過電流不能響應(yīng)。這樣，采用這種保護方式就無法對飽和壓降小于2.5V的IGBT實現(xiàn)可靠保護。采用這種過電流保護方式，因開始時的短路電流無法實現(xiàn)限制，極易因瞬時電流過大而造成IGBT發(fā)生鎖定，使得無法封鎖電流而造成損壞。
為了提高保護功能，如減少保護動作的延遲時間，但又不利于辨別真假故障過電流，還會因瞬時的續(xù)流二極管恢復電流或干擾造成誤封鎖，影響裝置的正常運行。
比較理想的短路保護方案是出現(xiàn)過電流時立即降低柵壓，使過電流值不能達到短路峰值，海信日立RAS-140FS3Q變頻模塊這樣可避免IGBT出現(xiàn)鎖定損壞。隨著柵極電壓降低，IGBT進入放大區(qū)，其壓降增加，短路電流明顯減小，短路的承受時間延長。這有利于在短路承受時間延長的這段時間內(nèi)，判斷是否是真故障過電流。如果瞬時過電流，可在過電流結(jié)束后立刻將柵壓恢復到正常柵壓；如果真過電流，可在延長時間的末端將柵極電壓軟關(guān)斷降到零，使過電流被封鎖。
隨著柵射極電壓VGE的降低，短路電流明顯減小，而短路允許時間相應(yīng)增大，這樣也就延長了“故障檢測”時間，這樣延長“故障檢測”時間的方法可稱為“延時搜索”，在“延時搜索”結(jié)束時，如果故障仍然存在，則必須立即關(guān)斷IGBT，切除故障；如果在“延時搜索”結(jié)束之前故障自行消失，則為“假過電流”現(xiàn)象，可以讓電路恢復正常工作。
利用VGE使短路電流減小的工作原理。正常工作時，柵射極驅(qū)動電壓VGE為15V，發(fā)生短路故障時，急劇增長，VGE也隨之增大，此刻及時將VGE降至10V左右，則短路電流顯著減小，在“延時搜索”結(jié)束時故障仍存在，則降VGE降至0V，使故障切除。
利用降低VGE的原理實現(xiàn)IGBT短路保護驅(qū)動短路的功能原理：在正常導通期間，IGBT的飽和壓降小于給定電壓，比較器輸出低電平，MOS管VF1與VF2均截至，IGBT的柵極驅(qū)動電壓不變。發(fā)生過電流故障時，IGBT的集射極間壓降VGE增大，當超過Vsef時，比較器輸出高電平，定時器啟動；與此同時，VF2開通，使IGBT的柵極電壓降至穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值Vz。海信日立RAS-140FS3Q變頻模塊如果在定時周期結(jié)束之前，故障消失，比較器輸出又返回低電平，VF2轉(zhuǎn)回截至，恢復正常柵極電壓，IGBT繼續(xù)正常工作。如果在定時周期終了時，故障仍存在，則定時器輸出高電平，VF1開通，IGBT的驅(qū)動電壓被切除，迫使IGBT關(guān)斷。
（3）過電壓保護 變流器的主電路終包含用于功率傳遞的感性元件變壓器合引線電感，變流器終功率IGBT快速開關(guān)時會因配線電感中積蓄的能量釋放或輔助回路中續(xù)流二極管反向恢復而產(chǎn)生開關(guān)浪涌電壓。根據(jù)浪涌電壓的強度和持續(xù)時間，可能會危害IGBT的安全工作。當然，通過減小變壓器的漏感和合理布線來減小電感，對減小IGBT的過電壓是有利的，但還應(yīng)采取各種過電壓抑制措施。
當開關(guān)浪涌電壓在關(guān)斷時的工作波形超過了RBSOA（反偏安全工作區(qū)）時，IGBT就會損壞。過電壓抑制網(wǎng)絡(luò)就是為了抑制開關(guān)浪涌電壓，把IGBT開關(guān)工作波形控制在RBSOA內(nèi)設(shè)置的。
橋式變流器的IGBT模塊的三種抑制電路：一是適用于50A以下的IGBT模塊，它容易產(chǎn)生由L-C-R串聯(lián)電路引起的電壓振蕩，因此要特別注意減小L、減小電容及連線的電感，可采取如增加阻尼電阻等措施；二是適用于200A以下的IGBT模塊，該電路為防止振蕩，要通過二極管對電容C充電，因而可適用于較大容量，使用中應(yīng)注意的問題是盡量選用軟恢復特性的二極管，并盡可能減小二極管到電容的布線電感；三是適用于300A以下的IGBT模塊，該電路海信日立RAS-140FS3Q變頻模塊屬放電阻止型，它解決了在大容量變流器中，如直接在每個IGBT旁并聯(lián)RC-D吸收電路帶來的緩沖電路容量增大、配線電感增大、二極管選擇困難、續(xù)流二極管反向恢復引起的電壓過沖的問題。該吸收電路中，實際是電容由供電電源充電，且減小了配線電感，使緩沖電路損耗減小，同時抑制了開關(guān)過電壓。
     應(yīng)注意的是，過電流或短路保護過程中，集電極電流迅速下降時，在布線電感上產(chǎn)生的反電壓勢必加到關(guān)斷的IGBT上，造成IGBT的集射極間電壓強烈過沖。理論上，這個過沖電壓可由抑制網(wǎng)絡(luò)加以吸收。但實際上，由于IGBT的開關(guān)頻率較高，在快速關(guān)斷大電流時，回路中布線電感的存在引起受二極管開通速度的限制，該電路難以吸收尖峰過電壓。為了解決這個問題，在過電流時應(yīng)放慢關(guān)斷速度，宜采用軟關(guān)斷方式。
（4）防靜電保護
IGBT的輸入級為MOSFET，所以IGBT也存在靜電擊穿的問題。
3.IGBT的并聯(lián)使用
與MOSFET一樣，通常IGBT不串聯(lián)使用。在大功率的電力電子設(shè)備中，單個IGBT的容量不滿足功率要求時，可選用幾個或多個IGBT并聯(lián)使用。

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