摘要：一旦发生短路，lGBT的集电极电流增加到超过既定值，则C-E间的电压急剧增加。根据这种特性，可以将短路时的集电极电流控制在一定的数值以下，但是在IGBT上仍然有外加的高电压、大电流的负荷，必须在尽量短的时间内解除这种负荷。同时，根据IGBT的短路耐受能力，从发生短路起到电流切断为止的容许时间也受到限制。 

　　１•短路(过电流保护)
　　
　　一旦发生短路，lGBT的集电极电流增加到超过既定值，则C-E间的电压急剧增加。根据这种特性，可以将短路时的集电极电流控制在一定的数值以下，但是在IGBT上仍然有外加的高电压、大电流的负荷，必须在尽量短的时间内解除这种负荷。同时，根据IGBT的短路耐受能力，从发生短路起到电流切断为止的容许时间也受到限制。
　　
　　1)短路模式及发生原因分析
　　
　　(1)支路短路，如图1•37所示。原因:晶体管或二极管损坏。
　　
　　(2)串联支路短路，如图1•38所示。原因:控制电路、驱动电路的故障或由于杂波产生的误动作。
　　
　　(3)输出短路，如图1•39所示。原因:配线工作等人为的失误以及负荷绝缘的破坏。
　　
　　(4)接地短路，如图1•40所示。原因:配线工作等人为的失误以及负荷绝缘的破坏。

　　2)接地(过电流)的检测电路
　　
　　(1)过电流互感器检测。由于需要对IGBT进行短时间内的保护，因此需要快速、准确地完成过电流检测，通常用电流互感器(一般用霍尔电流互感器)来完成。另外，由于IGBT的关断时间极短，如果用通常的驱动信号来切断过电流，则集电极的电压上跳变大，IGBT有可能被过电压损坏(RBSOA损坏)。因此，对于一些大功率U路逆变器来说，使用IGBT轻柔地关断(柔性关断)。
　　
　　图1•41中给出了通常USP中过电流互感器的放置位置，下面对各种放置位置的特性和可以检测出的内容进行说明。表1•13给出了霍尔电流互感器的放置位置与检测内容的对应关系。

(2)通过U旺(t，检测。该方法能够对上面提到的四种短路模式发生的事故进行保持，由于从检测出过电流到进行保护为止都在驱动电路侧进行，能够做到最高速的保护动作。图1•42表示了UPS中常用的以U旺(m、，检测的短路保护电路实例。

　　该电路通过VD1对IGBT的集电极-发射极间电压进行常时监视，当导通的时段申lGBT的集电极-发射极间的电压超出V已设定的电压时，即作为短路状态被检测出来，则形成T1开通、T2关断、T3关断的局面。此时，门极存储的电荷通过RGE缓慢放电，从而抑制了IGBT关断时产生过大的尖峰电压。

　　1)过电压的发生原因
　　
　　因为IGBT的交换速度很快，IGBT关断时，或m旺)反向恢复时会产生很高的di/df，由模块周边的配线电感引发Lx(di咐z)电压(关断浪涌电压)。下面以IGBT关断时的电压波形为例，介绍其发生原因和抑制方法，并对具体的电路实例予以说明。在如图1•43所示的斩波电路中，Ed为直流电源电压，认为主电路的寄生电感，L、R为负载等。图1•44为lGBT为关断时的动作波形图。
　　
　　关断浪涌电压是由于IGBT关断时主电路电流急剧变化，在主电路的寄生电感上诱发高电压而发生的。关断浪涌电压的峰值可用式行-9)求出:式中，为关断时集电极电流变化率的最大值，当U。证P超过RBSOA、或UCES时即导致破坏。
　　
　　2)过电压的抑制方法
　　
　　抑制发生过电压的原因一一关断浪涌电压常用的方法有以下几种:
　　
　　(1)在IGBT中加上保护电路(缓冲电路)，吸收浪涌电压。在缓冲电路的电容器申使用薄膜电容，并配置在IGBT附近，使其吸收高频浪涌电压。
　　
　　(2)调整IGBT的驱动电路的-U和RG减小di/df。
　　
　　(3)尽量将电解电容器配置在IGBT的附近，减小配线电感，有时也使用低阻抗型的电容器，效果比较好。

　　3•缓冲电路的种类与特征
　　
　　缓冲电路分为两种:一种是在所有的元件上以一对一安装缓冲电路的个别缓冲电路;另一种是在直流母线间集中安装的集申式缓冲电路。
　　
　　1)个别缓冲电路
　　
　　(1)RC缓冲电路如图1•45所示，其特征为:
　　
　　0对关断浪涌电压抑制效果明显。
　　
　　0最适合于斩波电路。
　　
　　0应用于大容量IGBT时，缓冲电阻必须位于低值，否则使关断时集电极电流增大，lGBT的负荷加重。
　　
　　0由于缓冲电路的损耗很大，因此不适用于高频电路。
　　
　　(2)充、放电型RCD缓冲电路如图1•46所示，其特征为:
　　
　　0对关断浪涌电压有抑制效果。
　　
　　O与RC缓冲电路不同，由于外加了缓冲二极管，缓冲电阻值能够变大，能够回避开通时IGBT的负担问题。
　　
　　0与放电阻止型RCD缓冲电路相比，由于缓冲电路中发生的损耗(主要由于缓冲电路发生的)值非常大，因此不适用于高频变换。
　　
　　(3)放电阻止型缓冲电路如图1•47所示，其特征为:
　　
　　0对关断浪涌电压有抑制效果。
　　
　　0最适用于高频变换。
　　
　　0缓冲电路中发生的损耗少。

　　图1•45RC缓冲电路图1，姊充、放电型WD缓冲电路图1•47放电阻止型缓冲电路
　　
　　2)集中式缓冲电路
　　
　　(1)C缓冲电路如图1•48所示，其特征为
　　
　　0最简易的电路。
　　
　　0因为由主电路电感与缓冲电容器产生LC谐振电路，母线电压容易产生振荡。
　　
　　(2)RCD缓冲电路如图1•49所示，其特征为:
　　
　　0如果缓冲二极管选择错误，则会发生高的尖峰电压，或者缓冲二极管的反向恢复时电压可能产生振荡。
　　
　　0可以降低母线电压的振荡。