30kVA逆变电源中IGBT的驱动与保护

3.1集电极、发射极间过电压保护

IGBT的集电极发射极间产生过电压的类型有两类，即IGBT关断过电压和续流二极管反向恢复过电压。安装缓冲电路是抑制集电极、发射极间过电压的有效措施。缓冲电路之所以能减小IGBT集电极发射极间的过电压，是因为它给回路电感提供了泄能回路，降低了回路电感上电流的变化率。30kVA逆变电源中所采用的缓冲电路如图3所示。

图3所示电路中采用以下3种器件及电路：

图3缓冲电路

（1）金属氧化物压敏电阻（Rrl～Rr5）

金属氧化物压敏电阻是一种良好的电压尖峰抑制器件，它的响应时间为ns级，能抑制宽度很窄的尖峰电压，金属氧化物压敏电阻具有通流容量大（500A～5000A），平均漏电流小（几μA），使用电压范围广（30V～1500V），体积小、可靠性高且价格便宜等特点。但它能抑制的尖峰电压宽度不能过大，否则压敏电阻将会因功耗过大而烧坏。

（2）并在直流母线上的无感电容。

（3）由R，C，VD组成的放电阻止型缓冲电路，在放电阻止型缓冲电路中，要选择高频特性好的无感电容器作为缓冲电容，要选择过渡正向电压低，反向恢复时间短，反向恢复特性软的二极管作为缓冲二极管，缓冲二极管的反向耐压及峰值正向电流要与IGBT的额定电压及额定电流相当。

图4栅极过压保护电路

3.2栅极过电压保护

IGBT的栅极出现过电压的原因有两个：

（1）静电聚积在栅极电容上引起过压；

（2）密勒效应引起的栅极过压，栅极过压保护电路如图4所示。

3.3过电流保护

图5集中过电流保护框图

在逆变电源的负载过大或输出短路的情况下，会造成IGBT因过流而损坏。在30kVA逆变电源中，采用集中过电流保护与分散过电流保护相结合的过流保护策略，所谓集中过电流保护，就是通过检测逆变桥输入直流母线上的电流，当该电流值超过设定的阈值时，封锁所有桥臂IGBT的驱动信号；分散过电流保护是通过检测逆变桥各个桥臂上的电流，当该电流超过设定的阈值时，封锁该桥臂IGBT的驱动信号，采取双重过电流保护使装置的可靠性大大提高。