didt与集电极电压联合检测IGBT短路策略.pdf

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1、第47卷第12期电力电子技术Vo1．47，No．122013年l2月PowerElectronicsDecemb~r2013d／／dt与集电极电压联合检测IGBT短路策略姚文海，程善美，李武杰，李文韬(华中科技大学，湖北武汉430074)摘要：大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块开关速度较慢，单纯使用集射极电压检测短路需较长的检测盲区时间和较高的检测阈值，难以将IGBT短路电流和功耗限制在较低值，容易使IGBT受到较大伤害，而且较高的检测阈值会增加驱动器的设计复杂度。提出一种采用电流变化率和集射极电压联合检测大功率IGB

2、T模块短路的方法。电流变化率能非常快速地检测IGBT硬短路状态．使驱动器能够快速保护IGBT模块；集射极电压能检测到软短路状态，较低的集射极电压检测阀值能使检测到软短路的时间提前。基于4500V等级的IGBT模块的实验结果证明所提出的策略是有效可行的关键词：绝缘栅双极型晶体管；短路检测；硬短路；软短路中图分类号：TN3文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)12—0057—03Short-circuitStrategyofIGBTBasedond／／dtandVoltageCombinationDetectio

3、nYA0Wen—hai，CHENGShan—mei，LIWu-jie，LIWen—tao(HuazhongUnwemi~ofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Becauseofthelowswitchingspeedofhigh—powerIGBTmodule，longerblanktimeandhigherdetectionthresholdarenecessaryforshort—circuitdetectionifthecollectortoemitterv

4、oltagedetectionisusedalone．Thesemakeitdificulttolimittheshort—circuitcurrentandpowerdissipationandtheIGBTwillbemorelikelytobedestroied．Furthermore，thedesigncomplexityofthedrivercanbeincreasedbyhigherdetectionthreshold．Astrategyisputforwardthatthecurrentrateofchange

5、detectsshort-．circuitofhigh—·powercombinedwiththecolectortoemittervoltage．Thecurrentrateofchangecandetecthardshort-circuitSOquicklythatprotectingmeasuresofIGBTmodulecouldbetakenrapidly，andthecollectortoemittervoltagetechniqueenablesthedrivertodetectsoftshort-circui

6、tandlowercollectortoemittervoltagethresholdbringsearlierdetectiontime．Experimentalresultbasedon4500VIGBTmoduleprovesthatthestrategyproposedisefective．Keywords：insulatedgatebipolartransistor；short-circuitdetection；hardshort-circuit；softshort-circuit1引言上升极快．IGBT一直工作在

7、退饱和状态，较长的短路检测盲区时间会使IGBT短路工作时间较长，IGBT被广泛应用在各类电力电子装置中．其对IGBT模块伤害较大。较高的短路检测阈值会增安全可靠运行是电力电子系统正常工作的重要前加IGBT驱动的设计难度和复杂度。提。在系统运行时，IGBT模块可能会发生短路，而此处结合IGBT自身的工作特性和IGBT模块IGBT模块能承受短路的时间非常短暂。若不能迅的结构提出了一种新的适用于大功率IGBT模块速采取保护措施，IGBT模块很可能会损坏。小功的短路检测方法．联合使用电流变化率和集射极率IGBT模块开关速度快，短路检

8、测较简单．使用电压检测IGBT短路状态，可快速检测IGBT硬短集射极电压检测即可。而大功率IGBT模块开通速路工作状态和使用较小的集射极电压检测阈值检度慢，若单纯使用集射极电压检测短路状态，则需测IGBT模块软短路工作状态．有效减小IGBT模要较长的短路检测盲区时间和较高的集射极电压块短路