电力变换装置中短路保护电路的设计

电源技术论文电力变换装置中短路保护电路的设计摘要:为了使电力变换装置能够安全可靠地工作,在分析其短路保护设计方法的基础上,给出了几种实用的电流保护电路,并对其工作机理进行了详尽的剖析,以便变通使用。关键词:电力变换;过流保护;短路保护;软关断;降低栅压保护引言由于电力变换装置均工作在大功率环境中,过流和短路是不可避免的。为了确保电力变换装置安全可靠地工作,有效的电流保护设计是必须的。而过流相对于短路对变换装置的危害要小,再加上各种资料对过流保护介绍得比较多,故在此主要讨论电力变换装置中的短路保护的设计。现代电力变换装置均采用大功率半导体开关器件,其所能承受的电流过载能力相对于旋转变流装置要低得多,如IGBT一般只能承受几十个μs甚至几个μs的过载电流,一旦短路发生就要求保护电路能在尽可能短的时间内关断开关器件,切断短路电流,使开关器件不致于因过流而损坏。但是,在短路情况下迅速关断开关器件,将导致负载电流下降过快而产生过大的di/dt,由于引线电感和漏感的存在,过大的di/dt将产生很高的过电压,而使开关器件面临过压击穿的危险。对于IGBT,过高的电压又可能导致器件内部产生擎住效应失控而损坏器件。因此,必须综合考虑和设计电力变换装置短路保护,以确保电流保护的有效性。1短路保护电路的设计由于IGBT综合了场效应管输入阻抗高,驱动功率小和双极晶体管电压容量大,电流密度高的优点,而成为了现代电力变换装置中使用最广泛的一种开关器件,下面以其为保护对象进行讨论。1.1过流信息检测为了实现IGBT的短路保?,必须进行过流检测。适用于过流检测方法,通常是采用霍尔电流传感器直接检测IGBT的电流Ic,然后与设定的阈值进行比较,用比较器的输出去控制驱动信号的关断;也可以检测过流时IGBT的集射极电压V