IGBT。模块三电平电路毛病时的关管次序。

在1字形。二极管。钳位三电平电路中，当产生短路毛病或过流毛病时，传统的关断IGBT的做法是，检测。到毛病的。驱动器。把毛病。信息。传递给。控制器。，然后控制器先把外管关断，再关断内管。

这样的特定的关断次序的原因是：

1. 假如过错地先把内管关断，那么内管IGBT就会承当整个母线电压，这样内管会严峻过压而立刻损坏;

2. 假如先关外管，外管的电压会被钳在半个母线电压上，不会呈现过压，然后再关断内管，内管就安全了。

三电平电路毛病时的传统关管次序的时序联系：

上图是一种三电平拓扑的传统毛病办理的典型时序，当短路呼应时刻过了后，驱动器才干向控制器承认毛病，而控制器承认毛病则需求2us的时刻。也就是说，到控制器承认毛病时，短路现已产生了10.5us了(8.5us短路呼应时刻+2us承认时刻)。这个时刻仍是理论上的最短时刻，没有考虑控制器的核算时刻及传输延时。所以，三电平中的短路时刻，一般都会略高于10us。

使用有源钳位功用供给的优势，疏忽1字形三电平的关管次序。当IGBT检测到毛病时，无论是内管仍是外管，立刻把对应的IGBT关掉，然后再向控制器陈述;假如检测到毛病的通道是内管，会立刻给内管IGBT发关断指令，这样会导致内管IGBT过压，但实际上内管IGBT在这种状况下并不能被关断，由于有源钳位功用把内管电压钳住，而不会呈现过压。为了验证咱们的这一立异性的提法，咱们做了一系列验证试验。

三电平电路中有源钳位功用的有用性的研讨。

以下测验将研讨在过错的关断时序时，有源钳位功用怎么维护三电平电路中的IGBT模块。

IGBT 某1字型三电平模块;IGBT 某驱动配备有源钳位功用;有源钳位门槛(。TVS。击穿的典型值)设为，479V(1mA,25℃);以支撑870V的最大直流母线电压V。dc。(每个半直流母线电压均设为相同值以便于丈量)。

以下将考虑三种不同的状况：两种短路状况和一种惯例开关事情，每种状况都存在“不正确”的关断时序。

试验一: 在MP与0点间树立短路途径。

(a) 一切IGBT处于关断状况，Vdc=870V;

(b) 注册S3;

(c) 注册S4，短路。电流。敏捷升高，S3首要呈现退饱满，Vce3上升到400V左右，Ic。4稳定在某一水平，随后S4也呈现退饱满现象;

(d) 首要自动关断S3，(依照传统理论应该先关S4)，S3被有源钳位功用约束在线性区内，且Vce3被钳在480V左右;IC4(实际上也是IC3)以较慢的di/dt下降至0，该进程回路中的悉数杂散电感中的能量被耗费在S3这个IGBT的线性区内;

(e) 短路电流为0，有源钳位天然完毕;

试验二: 在MP与P之间树立短路途径。

(a)一切IGBT处于关断状况，Vdc=550V。

(b) 注册S3，开端呈现短路电流，

(c) 注册S4，Vce4下降，D6呈现反向恢复并截止，S4上呈现短路电流，S3呈现退饱满，IC4低于IL，意味着短路回路中有一部分电路被截断了，而不能被D1,D2续流，因而，Vce3产生电压尖峰，冲高到630V后被有源钳位钳到500V左右。

(d) S4依然在饱满导通区，因IL大于IC4，意味着D1，D2在导通，有一部分IL被D1，D2续流。

(e) Vce4开端上升，即S4开端退出饱满区，

(f) 控制器宣布指令关断S3，(成心这样做，模仿。毛病状况)，可见一切物理量都没有太大改变，这是由于有源钳位电路一向有用，钳住Vce3，可见过错的关断次序并没有使S3过压;

(g) 关断S4，短路电流Ic4 被堵截， Vce4产生尖峰，但也被有源钳位电路钳住，当Ic4为0，毛病免除;

试验三: 过错的换流次序。

该试验模仿正常工作中的过错换流次序。

(a)一切IGBT处于关断状况，Llo。ad。=65uH，Vdc=870V。

(b) 翻开S3。

(c) 翻开S4，负载电流直线上升;

(d) 关断S3，正确的换流次序应该是先关断S4，但此处成心模仿一个过错，先关S3，假如没有有源钳位电路，负载电流会被D1，D2续流，S3会承当整个母线电压而损坏。

(e) 而此刻Vce3呈现电压尖峰，大约到600V，然后被有源钳位电路钳到500V左右，负载电流依然流过S3，S3实际上没有被关断，而是进入了线性区，此刻负载电感上仍有电压，

因而IL会持续增加，但斜率变小;

(f) 关断S4，Ic4 被堵截，IL得以被D1，D2续流，毛病状况完毕;

三电平电路中传统的毛病办理办法中的一个缝隙：

试验一与试验二这两种短路毛病中，咱们发现，内管IGBT都会参加，咱们还发现，内管与外管的退饱满的先后次序并不是很固定。从+1到-1短路的试验中，假如内管先退饱满，则内管Vce电压会一向往上涨，且会把整个母线电压拿去，而这样会使内管过压而损坏，在这种状况下，传统的关断次序并不能处理这个问题，由于内管由于退饱满而过压，这会产生在内管报错之前。面临这种状况，有源钳位是仅有的处理方案，试验二中，C阶段中内管先退饱满，Vce电压被钳住而不至于过压，是由于配备了有源钳位。假如没有有源钳位，C阶段内管就会由于先退饱满而过压损坏。

关于这一个问题，传统的三电平电路毛病办理办法是战胜不了的。有源钳位在三电平电路中是十分必要的装备。

总结：一种新的关于办理三电平毛病状况的办法，在驱动器检测到短路毛病时，直接对该通道的IGBT进行关断，一起立刻报错，使用有源钳位功用把IGBT的Vce电压钳住而不至于过压，让IGBT在线性区多内坚持几微秒。一起，咱们还提出有源钳位在1字形三电平拓扑中的是十分必要的功用。在一些毛病状况下，有必要要有有源钳位进行防护。

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