摘要：系统介绍30kVA逆变电源中IGBT的驱动与保护技术。提出IGBT对驱动电路的要求，介绍三菱的IGBT驱动电路M57962L和逆变电源中IGBT的过压、栅极过压、过流、过热保护措施。

    关键词：IGBT驱动  保护

                  Drive and Protection of IGBT at 30kVA Inverter

    Abstract: Drive and protection technigue ofIGBTat30kVA inverter are introduced. Requirement of IGBT to drive circuit, M57962L drive circuit of IGBT and protection measures of over-voltage, grid over-voltage, over-carrent, over-heat in IGBT are detailed.

    Keywords: IGBT, Drive, Protection

    1  引言

    在我们研制的30kVA逆变电源中，最容易损坏的部件是组成逆变桥的IGBT，和其它电力电子器件相比，IGBT虽然具有电流容量大、驱动功率小、开关频率高等优点，但要用好IGBT，使其不受损坏并不容易。IGBT的驱动与保护问题是逆变电源能否可靠工作的基础和关键。本文就30kVA逆变电源装置中IGBT的驱动与保护技术进行叙述。

    2IGBT的驱动

    2.1IGBT对栅极驱动电路的要求

    （1）栅极驱动电压

     驱动电路提供的正偏压＋UGE使IGBT导通。增大正偏压对减小开通损耗和导通损耗有利，但也会使IGBT承受短路电流的时间变短，续流二极管反向恢复过电压增大。因此正偏压要适当，通常为＋15V。为了保证IGBT在C－E间出现dv/dt噪声时可靠关断，关断时必须在栅极施加负偏压，采用负偏压还可以减小关断损耗，负偏压取－9V左右为宜。

    （2）栅极串联电阻Rg

    IGBT的开通和关断是通过栅极电路的充放电来实现的，因此栅极电阻对IGBT的动态特性影响极大，减小Rg使开关时间和开关损耗减小，减小关断时dv/dt噪声带来误导通的可能性，提高IGBT的短路耐量，但会增加续流二极管反向恢复过电压，使EMI也增大。对于1200V/400A的IGBT，Rg取2Ω比较合适。

    （3）驱动电路的电源

    驱动电路的电源应稳定，能提供足够高的正负栅压，电源应有足够的功率，以满足栅极对驱动功率的要求。在大电流应用场合，每个栅极驱动电路最好都采用独立的分立绝缘电源。驱动电路的电源和控制电路的电源应独立，以减小相互间的干扰，推荐使用带多路输出的开关电源作为驱动电路电源。

    2.2三菱驱动模块M57962L简介

    在我们的逆变电源装置中，使用了日本三菱公司的驱动模块M57962L。M57962L是N沟道大功率IGBT模块的驱动电路，能驱动600V/400A和1200V/400A的IGBT，M57962L的原理方框图如图1所示，它有以下几个特点：

    （1）采用光耦实现电气隔离，光耦是快速型的，适合20kHz左右的高频开关运行，光耦的原边已串联限流电阻（约185Ω），可将5V的电压直接加到输入侧；

    （2）如果采用双电源驱动技术，使输出负栅压比较高。电源电压的极限值为＋18V/－15V，一般取＋15V/－10V；

    （3）信号传输延迟时间短，低电平－高电平的传输延迟时间以及高电平－低电平的传输延迟时间都在1.5μs以下；

    （4）具有过流保护功能。M57962L通过检测IGBT的饱和压降来判断IGBT是否过流，一旦过流，M57962L将对IGBT实施软关断，并输出过流故障信号。

　　M57962L的典型应用实例如图2所示。

    3  IGBT的保护

    IGBT损坏的原因可以归结为以下3个方面：