IGBT短路時的工作狀態介紹

IGBT結合了電力場效應管和電力晶體管導通、關斷機製的優點，相比於其他大功率開關器件，IGBT的驅動功率小、開關速度快、沒有二次擊穿效應且易於並聯。大功率IGBT應用於各工業領域和新能源發電係統，隨著變流器容量和電壓等級的提高，變流器的可靠性成為不可忽視的關鍵問題，而作為其核心的IGBT的可靠性當然是重中之中。短路保護便是IGBT可靠性考量中的一個因素。在IGBT短路保護實驗中，由於IGBT特性和內部寄生電感的影響，IGBT關斷過程中，電流的變化率(di/dt)非常大，應采取措施來限製短路電流的上升率，延緩IGBT的關斷時間。

以風電變流器為例，看看IGBT短路時的工作狀態。

IGBT短路情況時工作狀態

當IGBT發生短路時，應充分考慮其當時的工作狀態。如果當時情況下IGBT仍處於導通狀態，由於直流回路中的電感小，此時的短路電流會非常大，這是電力電子應用中不允許發生的，所以，要通過放大區來限製IGBT在短路狀態下的電流。

短路電路中的電感量決定了IGBT的短路電流和功耗。如果電感量小，那麽關斷過程中的電流變化率di/dt就會非常大，IGBT迅速進入退飽和階段，同時結溫上升；如果電感量大，那麽關斷過程中，短路電流不斷上升，但是IGBT端電壓、功耗和結溫上升的卻不是很大。同時，較大的電感量會導致非常大的關斷電壓尖峰，這個電壓尖峰必須控製在IGBT的阻斷電壓之下，否則會導致IGBT失效。

IGBT在短路時，快速退飽和引起的電壓變化率dv/dt會促使IGBT的門極電壓增加，並導致較大的短路電流，從而導致功耗的增加，甚至損壞IGBT，同時，IGBT的短路情況下的集射極電壓uce將快速上升。

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