IGBT短路时的工作状态介绍

IGBT结合了电力场效应管和电力晶体管导通、关断机制的优点，相比于其他大功率开关器件，IGBT的驱动功率小、开关速度快、没有二次击穿效应且易于并联。大功率IGBT应用于各工业领域和新能源发电系统，随着变流器容量和电压等级的提高，变流器的可靠性成为不可忽视的关键问题，而作为其核心的IGBT的可靠性当然是重中之中。短路保护便是IGBT可靠性考量中的一个因素。在IGBT短路保护实验中，由于IGBT特性和内部寄生电感的影响，IGBT关断过程中，电流的变化率(di/dt)非常大，应采取措施来限制短路电流的上升率，延缓IGBT的关断时间。

以风电变流器为例，看看IGBT短路时的工作状态。

IGBT短路情况时工作状态

当IGBT发生短路时，应充分考虑其当时的工作状态。如果当时情况下IGBT仍处于导通状态，由于直流回路中的电感小，此时的短路电流会非常大，这是电力电子应用中不允许发生的，所以，要通过放大区来限制IGBT在短路状态下的电流。

短路电路中的电感量决定了IGBT的短路电流和功耗。如果电感量小，那么关断过程中的电流变化率di/dt就会非常大，IGBT迅速进入退饱和阶段，同时结温上升；如果电感量大，那么关断过程中，短路电流不断上升，但是IGBT端电压、功耗和结温上升的却不是很大。同时，较大的电感量会导致非常大的关断电压尖峰，这个电压尖峰必须控制在IGBT的阻断电压之下，否则会导致IGBT失效。

IGBT在短路时，快速退饱和引起的电压变化率dv/dt会促使IGBT的门极电压增加，并导致较大的短路电流，从而导致功耗的增加，甚至损坏IGBT，同时，IGBT的短路情况下的集射极电压uce将快速上升。

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