②并在直流母线上的无感电容。在由 R、C、VD 构成的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，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 管的额定电压及额定电流相当。

( 3) 直流过电压

直流过电压产生的原因是：输入交流电源或 IGBT管的前一级输入发生异常，解决的办法是：在选取 IG-BT 管时进行降额设计。另外，也可在检测出这一过电压时关断 IGBT 管的输入，保证 IGBT 管的安全。

( 4) 浪涌过电压

由于电路中分布电感的存在，加之 IGBT 管的开关速度较高，当 IGBT 管关断时与之并接的反向恢复二极管逆向恢复时，就会产生很大的浪涌电压（Ldi／dt），威胁 IGBT 管的安全。通常 IGBT 管的浪涌电压波形如图 3 所示。在图 3 中，UCE为 IGBT 管集电极—发射极间的电压，IC为 IGBT 管的集电极电流，Ud 为输入 IGBT管的直流电压。浪涌电压峰值 UCESP为：

UCESP=-Ud+LdIC/dt

如果 UCESP超出 IGBT 管的集电极—发射极间的耐压值 UCES，就可能损坏 IGBT 管。

抑制浪涌电压的方法主要有：

①在选取IGBT 管时考虑设计裕量。

②在电路设计时调整 IG-BT 管驱动电路的栅极电阻 PG，使 di/dt 尽可能小。

③尽量将电解电容靠近IGBT管安装，以减小分布电感。

④根据情况加装缓冲保护电路，旁路高频浪涌电压。

( 5) I GBT 管开关过程中的过电压

IGBT 管关断时，其集电极电流的下降率较高，尤其是在短路故障的情况下，如不采取软关断措施，它的临界电流下降率将达到数千安每微秒。极高的电流下降率将会在主电路的分布电感上感应出较高的过电压，导致 IGBT 管关断时电流、电压的运行轨迹超出它的安全工作区而损坏。

所以，从关断的角度考虑，希望主电路的电感和电流下降率越小越好。但对于 IGBT 管的开通来说，集电极电路的电感有利于抑制续流二极管的反向恢复电流和电容器充、放电造成的峰值电流，能减小开通损耗，承受较高的开通电流上升率。一般情况下，IGBT 管开关电路的集电极不需要串联电感，其开通损耗可以通过改善栅极驱动条件来加以控制。

9. I GBT

管过流保护

( 1) I GBT

管过流保护电路的分类

IGBT 管的过流保护电路可分为两类：一类是低倍数(1.2～1.5 倍)的过载保护电路；另一类是高倍数(可达 8～10 倍)的短路保护电路。

①过载保护。原则上，IGBT 管在过电流时的通态特性与其在额定条件下运行时的特性相比并没有什么不同。由于较大的负载电流会引起 IGBT 管内较高的损耗，所以，为了避免超过最大的允许结温，IGBT 管的过载范围应该受到限制。

不仅仅是过载时结温的绝对值，而且连过载时的温度变化范围都是限制性因素。对于过载保护不必快速响应，可采用集中式保护，即检测输入端或直流环节的总电流，当此电流超过设定值后，比较器翻转，封锁所有 IGBT 管驱动器的输入脉冲，使输出电流降为零。这种过载电流保护电路一旦动作后，要通过复位才能恢复正常工作。

②短路保护。IGBT 管能承受短路电流的时间很短，能承受短路电流的时间与该 IGBT 管的导通饱和压降有关，随着饱和导通压降的增加而延长。如饱和压降小于 2 V 的 IGBT 管允许承受的短路时间小于 5 μs，而饱和压降为 3 V 的 IGBT 管允许承受的短路时间可达 15 μs，4～5 V 时可达 30 μs 以上。存在以上关系是由于随着饱和导通压降的降低，IGBT 管的阻抗也降低，短路电流同时增大，短路时的功耗随着电流的平方增大，造成承受短路的时间迅速缩短。

原则上，IGBT 管都是安全短路器件。也就是说，它们在一定的外部条件下可以承受短路电流，然后被关断，而器件不会损坏。在考察短路时，要区分以下两种情况：

a. 短路 I 。短路 I 是指 IGBT 管开通于一个已经短路的负载回路中。也就是说，在正常情况下的直流母线电压全部降落在 IGBT 管上。短路电流的上升速度由驱动参数(驱动电压、栅极电阻)所决定。由于短路回路中寄生电感的存在，这一电流的变化将产生一个电压降，其表现为集电极—发射极电压特性上的电压陡降。

稳态短路电流由 IGBT 管的输出特性所决定。对于 IGBT 管来说，典型值最高可达到额定电流的8～10 倍。

b.短路Ⅱ。在短路Ⅱ情形下，IGBT 管在短路发生前已经处于导通状态。和短路 I 的情形相比较，IGBT管所受的冲击更大。一旦短路发生，集电极电流迅速上升，其上升速度由直流电压 UDC和短路回路中的电感所决定。在时间段 1 内，IGBT 管脱离饱和区。

集电极—发射极电压的快速变化将通过栅极—集电极电容产生一个位移电流，该位移电流又引起栅极—发射极电压升高，其结果是出现一个动态的短路峰值电流 IC/SCM。在 IGBT 管完全脱离饱和区后，短路电流趋于其稳态值(时间段 2)。在此期间，回路的寄生电感将感应出一个电压，其表现为 IGBT 管过电压。

在短路电流稳定后（时间段 3)，短路电流被关断。此时换流回路中的电感 LK 将在 IGBT 管上再次感应一个过电压(时间段 4)。IGBT 管在短路过程中所感应的过电压可能会是其正常运行时的数倍。为了保证 IGBT管安全运行，必须满足下列重要的临界条件：

a短路现象必须被检测出，并在不超过 10μs 的时间内关闭 IGBT 管。

b两次短路的时间间隔最少为 1 s。

c在 IGBT 管的总运行时间内，其短路次数不得大于 1000 次。

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