流二极管的反向恢复电流、缓冲电容器的放电电流及噪声干扰造成的尖峰电流。这种瞬态过
电流虽然持续时间较短，但如果不采取措施，将增加

IGBT 的负担，也可能会导致 IGBT 失

效。

4）过电压造成集电极发射极击穿。

5）过电压造成栅极发射极击穿。整流拉逆变式组合保护方案

IGBT 保护方法

当过流情况出现时，

IGBT 必须维持在短路安全工作区（SCSOA）内。IGBT 承受短路的时

间与电源电压、栅极驱动电压以及结温有密切关系。为了防止由于短路故障造成

IGBT 损坏，

必须有完善的故障检测与保护环节。一般的检测方法分为电流传感器和

IGBT 欠饱和式保护。

1）封锁驱动信号

在逆变电源的负载过大或输出短路的情况下，通过逆变桥输入直流母线上的电流传感器进
行检测。当检测电流值超过设定的阈值时，保护动作封锁所有桥臂的驱动信号。这种保护方
法最直接，但吸收电路和箝位电路必须经特别设计，使其适用于短路情况。这种方法的缺点
是会造成

IGBT 关断时承受应力过大，特别是在关断感性超大电流时，必须注意擎住效应。

2）减小栅压

IGBT 的短路电流和栅压有密切关系，栅压越高，短路时电流就越大。在短路或瞬态过流情
况下若能在瞬间将

vGS 分步减少或斜坡减少，这样短路电流便会减小下来，当 IGBT 关断

时，

di/dt 也减小。集成驱动电路如 EXB841 或 M579xx 系列都有检测 vCES 电路，当发现欠

饱和时，栅压箝位到

10V 左右，增大 vCES，限制过电流幅值，延长允许过流时间。短路允

许时间

tsc 和短路电流 Isc 同栅极电压 vG 的关系如图 2 所示。

整流拉逆变式组合保护方案

3.1 逆变部分保护

本设计逆变器为半桥式结构，串联谐振负载，驱动采用

IR 公司的 IR2110 半桥驱动芯片 。

IR2110 电路简单，成本低，适用于中大功率 IGBT，实验结果也验证了 IR2110 驱动中大功
率

IGBT 的可行性。IR2110 芯片有一个封锁两路驱动的 SD 输入端，当此引脚为高电平时，

立刻封锁两路输出，如图

3 所示。

电压型逆变器引起短路故障的原因有：

1）直通短路桥臂中某一个器件（包括反并二极管）损坏；或由于控制电路，驱动电路的故
障，以及干扰引起驱动电路误触发，造成一个桥臂中两个

IGBT 同时开通。