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第第页电力变换装置中短路保护电路的设计

引言

由于电力变换装置均工作在大功率环境中，过流和短路是不可避开的。为了确保电力变换装置安全牢靠地工作，有效的电流爱护设计是需要的。而过流相对于短路对变换装置的危害要小，再加上各种资料对过流爱护介绍得比较多，故在此主要争论电力变换装置中的短路爱护的设计。

现代电力变换装置均采纳大功率半导体开关器件，其所能承受的电流过载技能相对于旋转变流装置要低得多，如IGBT一般只能承受几十个μs甚至几个μs的过载电流，一旦短路发生就要求爱护电路能在尽可能短的时间内关断开关器件，切断短路电流，使开关器件不致于因过流而损坏。但是，在短路状况下快速关断开关器件，将导致负载电流下降过快而产生过大的di/dt，由于引线电感和漏感的存在，过大的di/dt将产生很高的过电压，而使开关器件面临过压击穿的危急。对于IGBT，过高的电压又可能导致器件内部产生擎住效应失控而损坏器件。因此，需要综合考虑和设计电力变换装置短路爱护，以确保电流爱护的有效性。

1短路爱护电路的'设计

由于IGBT综合了场效应管输入阻抗高，驱动功率小和双极晶体管电压容量大，电流密度高的优点，而成为了现代电力变换装置中运用最广泛的一种开关器件，下面以其为爱护对象进行争论。

1.1过流信息检测

为了实现IGBT的短路保?，需要进行过流检测。适用于过流检测方法，通常是采纳霍尔电流传感器径直检测IGBT的电流Ic，然后与设定的阈值进行比较，用比较器的输出去掌握驱动信号的关断；也可以检测过流时IGBT的集射极电压Vce，由于管压降含有短路电流的信息，过流时Vce将增大，且基本上与Ic呈线性关系，故检测过流时的Vce并与设定的阈值进行比较，用比较器的输出掌握驱动电路的关断，也可完成过流爱护。

1.2降栅压软关断半导体开关器件

在短路电流涌现时，为了避开关断IGBT时di/dt过大形成过电压，导致IGBT失控或过压损坏，通常采纳降栅压的软关断综合爱护技术。即在检测到过流信号后首先是进入降栅压爱护，以降低故障电流的幅值，延长IGBT承受过载电流的时间。在降栅压动作后，设定一个固定延迟时间以判断故障电流的真实性，如在延迟时间内故障消逝那么栅压自动复原；如故障仍旧存在那么执行软关断，使栅压降至0V以下，最终关断IGBT。采纳降栅压软关断综合爱护技术可使故障电流的幅值和下降率以及过电压都受到限制，使IGBT的运行轨迹处于安全区内。

图2

在设计降栅压软关断爱护电路时，要正确选择降栅压的幅度和速度。假如降栅压幅度较大〔如7.5V以上〕，那么降栅压的速度就不要太快，一般采

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