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摘要：本文提出了一种IGBT直通保护的新方法，通过优化保护逻辑电路，极大的降低IGBT直通保护电路的误动作，并结合缓降栅压电路最大限度的降低了直通保护时IGBT过压过流损坏。
关键词：IGBT；驱动；直通保护
1、引言
大功率IGBT工作在高压大电流的工况下，在现有IGBT直通保护技术下，极易因干扰导致误报故障或者直通进而损坏IGBT模块，本文通过优化保护逻辑电路，极大的降低IGBT直通保护电路的误动作，并结合缓降栅压电路最大限度的降低了直通保护时的IGBT过压过流损坏。
2、大功率IGBT直通保护电路原理
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。
当IGBT驱动电压Vge为高电平时，IGBT导通，饱和压降Vce为低电平，当驱动电压Vge为低电平时，IGBT关断，饱和压降Vce为高电平，当IGBT发生直通时，IGBT电流急剧增大，会发生退饱和行为，此时虽然驱动电压Vge为高电平，但是饱和压降会变为高电平，这时IGBT处于高压大电流状态下，极易发生损坏，可以利用IGBT直通时的退饱和行为，进行直通检测及保护。
直通保护电路由以下四个功能电路组成，分别为驱动隔离电路，功率放大电路，直通检测电路，触发保护电路，如下图1所示。
DSP输出的PWM控制信号经过驱动隔离后，再经输出推挽电路进行功率放大后，控制IGBT开通和关断，当直通检测电路在驱动信号Vge为高电平时检测IGBT饱和压降Vce，并和预设门限进行比较，低于门限时，正常运行，高于门限时，触发保护电路工作；当直通检测电路在驱动信号Vge为低电平，需要被屏蔽，防止误报故障；在驱动信号Vge由低电平到高电平的上升沿，由于IGBT开通较慢，在驱动电压Vge已是高电平，IGBT还未完全开通，Vce电压还是高电平，需要将直通检测电路继续屏蔽一段时间t，以防IGBT开通过慢而造成误报故障，检测逻辑如图2所示
当检测到直通故障后，触发保护电路工作，这时通过缓降栅压电路缓慢降低IGBT门极电压降低到合适的值，使IGBT直通电流缓慢降低的合适值，防止IGBT过压过流损坏。此后再延时一段时间，判断故障是否存在，若故障消失，则复位故障继续运行，若故障存在，则故障停机，保护逻辑如下图3所示，此方法大大提高了系统可靠性。
延时时间内故障存在 延迟时间内故障消失
图3故障保护逻辑
3、本文直通保护电路的优点
（1）在驱动信号Vge由低电平到高电平的上升沿，将直通检测电路继续屏蔽一段时间，防止由于IGBT开通较慢，在驱动电压Vge已是高电平时，IGBT还未完全开通，Vce电压还是高电平而误报故障。
（2）当检测到直通故障后，触发保护电路工作，这时通过缓降栅压电路缓慢降低IGBT门极电压降低到合适的值，使IGBT直通电流缓慢降低的合适值，防止IGBT过压过流损坏。
（3）当检测到直通故障后，触发保护电路工作，并且IGBT门极电压降低到合适的值，此后再延时一段时间，判断故障是否存在，若故障消失，则复位故障继续运行，若故障存在，则故障停机，此方法极大的提高了系统可靠性。
4、结论
综上所述，本文通过优化保护逻辑电路，极大的降低IGBT直通保护电路的误动作，并结合缓降栅压电路最大限度的降低了直通保护时的IGBT过压过流损坏。此方法简单可靠，便于工程实现，极大的提高了系统可靠性。
参考文献：
[1]姚文海，程善美，孙得金.大功率IGBT模块软关断短路保护策略[J].电气传动，2014（09）
[2]陈永真.IGBT短路保护的控制策略分析[J].电气传动，2010（08）
[3]周志敏，周纪海，纪爱华.IGBT和IPM及其应用电路[M].人民邮电出版社，2006
论文作者:李佳
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/3
标签：电路论文; 故障论文; 电压论文; 高电平论文; 门限论文; 电流论文; 逻辑论文; 《电力设备》2019年第2期论文;