30kVA逆變電源中IGBT的驅動與保護

3.1集電極、發射極間過電壓保護

IGBT的集電極發射極間產生過電壓的類型有兩類，即IGBT關斷過電壓和續流二極管反向恢復過電壓。安裝緩沖電路是抑制集電極、發射極間過電壓的有效措施。緩沖電路之所以能減小IGBT集電極發射極間的過電壓，是因為它給回路電感提供了泄能回路，降低了回路電感上電流的變化率。30kVA逆變電源中所采用的緩沖電路如圖3所示。

圖3所示電路中采用以下3種器件及電路：

圖3緩沖電路

（1）金屬氧化物壓敏電阻（Rrl～Rr5）

金屬氧化物壓敏電阻是一種良好的電壓尖峰抑制器件，它的響應時間為ns級，能抑制寬度很窄的尖峰電壓，金屬氧化物壓敏電阻具有通流容量大（500A～5000A），平均漏電流小（幾μA），使用電壓范圍廣（30V～1500V），體積小、可靠性高且價格便宜等特點。但它能抑制的尖峰電壓寬度不能過大，否則壓敏電阻將會因功耗過大而燒壞。

（2）并在直流母線上的無感電容。

（3）由R，C，VD組成的放電阻止型緩沖電路，在放電阻止型緩沖電路中，要選擇高頻特性好的無感電容器作為緩沖電容，要選擇過渡正向電壓低，反向恢復時間短，反向恢復特性軟的二極管作為緩沖二極管，緩沖二極管的反向耐壓及峰值正向電流要與IGBT的額定電壓及額定電流相當。

圖4柵極過壓保護電路

3.2柵極過電壓保護

IGBT的柵極出現過電壓的原因有兩個：

（1）靜電聚積在柵極電容上引起過壓；

（2）密勒效應引起的柵極過壓，柵極過壓保護電路如圖4所示。

3.3過電流保護

圖5集中過電流保護框圖

在逆變電源的負載過大或輸出短路的情況下，會造成IGBT因過流而損壞。在30kVA逆變電源中，采用集中過電流保護與分散過電流保護相結合的過流保護策略，所謂集中過電流保護，就是通過檢測逆變橋輸入直流母線上的電流，當該電流值超過設定的閾值時，封鎖所有橋臂IGBT的驅動信號；分散過電流保護是通過檢測逆變橋各個橋臂上的電流，當該電流超過設定的閾值時，封鎖該橋臂IGBT的驅動信號，采取雙重過電流保護使裝置的可靠性大大提高。