大功率IGBT模块软关断短路保护策略

大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块在电力电子设备中的运用越来越广泛,其对驱动器的性能要求也越来越高。IGBT可以承受短路的时间非常短,短路时最大电流远远超过额定值,单位时间功耗也远远高于正常工作状态,且直接关断IGBT会产生非常高的关断尖峰电压。提出缓慢降低IGBT门级电压的软关断策略,驱动器检测到IGBT短路后用0 V驱动电压立即执行软关断动作,当电流降到一定值后再使用负压正常关断。此策略可以使驱动器更早地采取保护措施,限制IGBT短路电流,减小IGBT短路功耗并控制关断尖峰电压。硬关断策略短路保护实验和软关断策略短路保护实验的结果对比验证了软关断策略的优势。     

IGBT短路保护的控制策略分析

简述了硅整流器和晶闸管的短路保护的基本方法,即利用交流电网侧加适度的电抗器、器件串联快速熔断器.但是这种方法仅适用于电流过零关断的工作条件,对于工作在硬开关条件下的IGBT不适用;分析了IGBT在短路模式下的工作状态、短路保护需要的时限以及其他相关元件对IGBT短路状态的承受能力;指出在短路保护过程中降低栅极电压减缓关断速度是IGBT短路保护的有效手段.     

IGBT产生过电流的原因及各保护方法

绝缘栅双极晶体管IGBT兼有功率三极管和场效应管的优点，在电子技术、电气传动、开关电源等场合有着广泛的应用。IGBT模块内部没有过电流限制电路，实际使用时，由于装置的设计和应用时的意外原因，可能发生短路，急剧增大的集电极电流将造成器件永久性破坏，所以使用IGBT时必须设过电流保护。     

牵引网过电流时的有源滤波器暂态过程分析与保护

分析了同相AT牵引供电的有源滤波器（APF）在牵引网发生过电流时的暂态过程并提出了相应的保护方案。 根据同相供电和APF的工作原理,从理论上阐述了APF的输出电流和直流侧电容电压在牵引网短路过流和励磁涌流情况下的暂态变化规律,得出了APF的元件IGBT可能被过电流损毁的结论,由此提出对期望补偿电流最大值进行限幅的方案来保护IGBT。最后利用Matlab软件验证了APF暂态过程分析和保护方案的正确性。     

牵引网过电流时的有源滤波器暂态过程分析与保护

分析了同相AT牵引供电的有源滤波器(APF)在牵引网发生过电流时的暂态过程并提出了相应的保护方案.根据同相供电和APF的工作原理,从理论上阐述了APF的输出电流和直流侧电容电压在牵引网短路过流和励磁涌流情况下的暂态变化规律,得出了APF的元件IGBT可能被过电流损毁的结论,由此提出对期望补偿电流最大值进行限幅的方案来保护IGBT.最后利用Matlab软件验证了APF暂态过程分析和保护方案的正确性.     

柔性直流配电网故障分析

柔性直流配电网故障特性分析是保护方案设计的基础。当前,直流系统故障期间,换流器IGBT不闭锁时的故障特性尚未深入探讨。首先,确定直流配电网的接地方式和控制策略。其次,分析IGBT不闭锁时直流极间短路和单极接地短路的故障特性及过渡电阻等因素的影响,并讨论故障对其他区域的影响。结果表明,对于极间短路,除故障达到稳态后IGBT闭锁较之不闭锁会出现极间电压和故障电流增大的现象外,IGBT闭锁与否对故障特性影响不大;对于单极接地短路,IGBT不闭锁会使直流侧出现不平衡电压,导致换流器交流侧电流出现直流分量。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,证明了理论分析的正确性。     

大功率IGBT的短路故障检测

电力电子装置核心器件IGBT模块发生短路故障后若不能及时进行保护,则装置可能损坏和损毁,甚至造成重大安全事故和经济损失,尤其对于可靠性要求极高的军事领域。IGBT模块短路后一般依靠其配套的驱动器进行检测及保护,然而目前的驱动器对于IGBT模块短路检测存在盲区。基于此,该文针对IGBT模块硬短路、软短路、过电流等故障现象,通过理论分析及实验测试IGBT短路故障时的电量信号特征,并对比各种IGBT短路故障检测方案的优缺点,提出了一种基于驱动器利用简单运放电路等进行IGBT集电极电流在线估计的方案,实现了IGBT模块较为完善的短路故障(硬短路、软短路、过电流)检测。     

解析IGBT管特点、工作原理与保护电路(四)

③检测负载电流的电路。通过负载电流检测过流的方法与图4(a)所示的检测方法基本相同,但图4(a)属"直接法",图4(d)属"间接法"(图4见上期)。若负载短路或负载电流加大,也可能使前级的IGBT管的集电极电流增大,导致IGBT管损坏。由负载处(或IGBT管的后一级电路)检测到异常后,控制单元切断IGBT管的输入,达到保护IGBT管的目的。     

一种基于di_C/dt反馈控制的大功率IGBT驱动保护方法

针对大功率IGBT提出一种新型的有源门极驱动保护方法。在IGBT正常开通与关断过程中,利用di_c/dt反馈控制,设计软开通及软关断电路,有效缩短IGBT的开通与关断时间,提高IGBT的开关频率,减小器件功率损耗;在IGBT发生短路时,结合di_c/dt反馈技术,设计改进型有源钳位保护电路,实现IGBT软关断,防止关断时产生较大的过冲电压损坏IGBT,同时有效减小门极触发电阻R_g上的损耗。利用Saber软件进行电路仿真,并基于大功率IGBT模块YMIF1200-33实验平台,验证方案的可行性,结果表明,相对于传统控制方案,正常开关情况下,开通时间缩短了26.5%,关断时间缩短了52.6%;短路情况下,相对于传统有源钳位方法,改进方案在有效钳住V_(CE)电压的同时,关断期间门极电阻上的电流减小到原来的35.4%,并能在短路发生的第一时间迅速可靠地关断IGBT。     

一种低成本的全范围熔断器

一、概述全范围熔断器其实是两种熔断器性能的结合,即采用两种熔体亦称“双元件”熔断器.一个元件为短路保护,另一个为延时过负载保护,其间相互串联.这种熔断器加工成本高,且体积也较大.全范围熔断器作为分断短路及过负载保护,在额定电压或低于额定电压运行时能分断任何电流.该电流可以是短路电流或连续过电流,甚至可以是额定电流或稍低于额定值的电流(当熔断器运行在不正常的高温环境时).典型的全范围熔断器包括一个绝缘管和两个端接头,两端接头之间为熔体及灭弧填充物(通常为石英砂).全范围熔断器同时用作短路及过负载保护时,其性能标准应满足两种熔断器型式的要求.     

康佳LC-TM2018液晶彩电电源与逆变器板维修(三)

(2)排除过电流保护故障对于过电流保护电路,在开机的瞬间,检测振荡、稳压、驱动电路N901的③脚电压(该脚电压正常时为0.1 V左右),如果③脚电压开机的瞬间上升到0.3 V以上,则是过电流保护电路的启动。此时,可断开与电视机的连接线,接假负载,开机测量开关电源是否还发生过电流保护故障,如果不发生过电流保护故障,则是电视机内部电路故障,重点检查排除电视机短路漏电故障;如果仍然发生过电流保护故障,则是12 V开     

变压器相间后备保护的改进

目前变压器相间后备保护对变压器匝间故障的灵敏度不高。低压过流保护的灵敏度不高是由于少匝数匝间短路时变压器电压下降很少。负序电流继电器的动作与电压的降落无关，因而可以获得较镐的灵敏度，距离继电器应用于变压器时其性能受Y，d接线变压器两侧电位移的影响。负序距离继电器的行为与变压器绕组的接线无关，所以它是作为变压器后备保的距离继电器的最佳选择。文中不仅讨论了负序电流和负序距离继电器的优越性能，而且提供了防止这两类继电器在电流断线和电压断线时发生误动的方法，从而得到了一个既灵敏又安全的改进的变压器后备保护。     

分级可控型高压并联电抗器控制绕组的匝间保护

传统的分级可控型高压并联电抗器(以下简称分级可控高抗)保护装置,通过基于磁平衡的差动保护和控制绕组自产零序过流保护反映其控制绕组的匝间短路故障,存在着灵敏性低、速动性差和定值整定困难等不足。为此,文中提出了一种专用于分级可控高抗控制绕组匝间短路故障的保护新方法。它综合利用分级可控高抗的电压、网侧绕组电流和控制绕组电流等电气量,由差动保护检测元件、零序过流检测元件和区外异常检测元件共同构成,既能提高控制绕组匝间短路故障时保护的速动性、灵敏性和可靠性,又能简化保护定值整定。     

电磁炉各单元电路的特点与作用（下）

（续上期） 八、高压保护电路（IGBT管Vce检测电路） 作用：防止IGBT管因C极电压过高而损坏。若IGBT管Vce过高,在本电路的作用下,将无驱动脉冲送往功率驱动电路,IGBT管停止工工作,整机无输出。     

基于电流差动的直流配电网保护方案

针对直流配电网在发生短路故障时,短路电流上升迅速,直流断路器无法快速动作从而切除故障的问题,首先基于三相两电平电压源换流器构建直流配网的电源模块。分析了单端电源向无源网络供电时发生极间短路故障和单极接地短路故障的故障特征,提出了一种低电压保护和电流差动保护联合的保护方案,并且通过投切后备电源提高了供电的可靠性。最后在PSCAD/EMTDC平台中进行了仿真验证,结果表明在直流配网发生短路故障时,该保护能够快速可靠动作,并具有良好的选择性和灵敏性。     

基于量化电压并行比较的IGBT状态监测保护电路

在中高压、大容量电力电子变流系统中,大功率IGBT模块是变流器的核心器件,而驱动电路是影响IGBT模块及其组成的变流系统运行可靠性的关键因素.已有研究表明,对于IGBT模块的突发故障与老化失效,通过驱动电路进行状态监测与保护是目前能够对其实现故障诊断最快的方法.因此,该文提出一种基于量化电压并行比较的IGBT状态监测保护电路.首先,建立IGBT模块等效电路模型,分析模块内部寄生参数对饱和导通压降Vce(sat)、短路电流Isc、开通延迟时间tdon及门极峰值电流Igpeak等状态参数的影响,利用其在不同老化程度下的变化范围构建IGBT模块的全寿命安全工作区,为量化电压设定提供依据.其次,以Vce(sat)与tdon作为采集对象,设定特定阈值,对检测信号进行量化,根据比较电路的逻辑输出实时监测并辨别短路故障与老化程度,从而保护IGBT模块.最后,利用Pspice进行仿真分析,验证了该方法的正确性与可行性.     

直流断路器用IGBT正向恢复特性实验建模

直流断路器是柔性直流电网故障清除的主流手段.混合式直流断路器动作前,转移支路IGBT处在正栅极电压的零电压零电流状态,当转移支路电流开始上升时,由IGBT正向恢复过程产生的集-射极电压过冲一旦满足IGBT过流监测判据,将会引起保护误动进而降低装备运行可靠性.针对直流断路器工况下IGBT出现的正向恢复现象,通过建立的IG...     

ATX电源电路剖析与检修技巧（下）

8．自动保护控制电路 （1）过流保护控制电路 当负载短路或其他原因引起高频变压器T1的原边（初级）绕组中电流过大时，将使其串联的T2的N5绕组电流过大，从而导致N1、N2绕组感应电压增大。该电压经D20、R．38、C25、R48、R49、R52、R31、C30整流、滤波和分压，使脉宽调制芯片U1④脚电位升高，内部误差放大器动作，关断（⑧、⑾脚输出，迫使电源进入自动保护停机状态。     

IGBT的抗短路能力分析

简述了IGBT短路保护的必要性和特殊性、IGBT短路安全工作区(SCSOA)的能力;介绍了SCSOA的特性及测试条件;分析了不同类型SCSOA的可信度与性能差异、IGBT短路过程中电流限制性能和管芯温升情况、高结温条件下IGBT的特性和可靠性;阐述了IGBT短路耐受性与实用条件的关系;提出了正确使用短路保护技术的建议.     

一种电压固定的电流保护

<正> 在许多火电小机组与系统并网的线路上,常采用电压、闭锁(或不带闭锁)的电流保护,作为主保护或后备保护。这些保护在实际应用中,要考虑短路电流的衰减,整定计算比较繁杂,而且按最大负荷电流整定的过电流保护,在较小的运行方式下,灵敏度常难以满足。现推荐一种电压固定的电流保护,可以解决上述问题。如图所示。这种接线既可以作为过电流保护,又可作为限时电流速断。其电流定值,完全按短路电流的稳态值来进行计算和灵敏度校验。电压元件按躲最低的运行电压整定。当系统发生短路后,先由电…