三相逆變中過(guò)壓IGBT損壞問題實(shí)例分析

　　在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，電路報(bào)錯(cuò)的情況時(shí)有發(fā)生。通常情況下只要按部就班的對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行排查，就能夠順利的解決問題，但有些時(shí)候，由于知識(shí)儲(chǔ)備的限制，很多錯(cuò)誤就無(wú)法得到改善。本篇文章以一個(gè)三相逆變器電路中IGBT柵極過(guò)壓導(dǎo)致IGBT損壞問題為例，通過(guò)這個(gè)問題的解決，來(lái)幫助大家擴(kuò)展知識(shí)。

　　圖1、圖2為主電路拓?fù)洹Ｈ嗨臉虮勰孀兤?LC濾波器。IGBT型號(hào)為：英飛凌耐壓1200V電流75A的IGBT.驅(qū)動(dòng)芯片為：concept 2sc0108_17，耐壓為1700V.直流母線電壓由可調(diào)變壓器輸出經(jīng)整流橋整流再經(jīng)電容濾波得到。

　　圖1

　　圖2

　　當(dāng)直流母線為300V時(shí)，在打開逆變器的情況下(即給PWM信號(hào))，逆變器工作正常，輸出三相交流電。然后把直流母線電壓升高為400V，逆變器工作正常。保持直流母線電壓不變，關(guān)逆變(IGBT基極電壓為-9V)，再開逆變。發(fā)生故障。檢查發(fā)現(xiàn)C相的concept驅(qū)動(dòng)損壞。C相橋臂的IGBT上下管的G極E極間各自并的一個(gè)穩(wěn)壓二極管(SMBJ13)擊穿短路，C相橋臂IGBT上下管的柵極都燒壞，既給GE加15V電源，CE也不能導(dǎo)通。該橋臂IGBT內(nèi)部反并聯(lián)的二極管正常。

　　最初猜測(cè)是IGBT柵極出現(xiàn)了高壓，但是不知道是什么原因造成了柵極的高壓，下面我們就來(lái)具體問題具體分析。

　　圖1為主電路圖，其中R代表負(fù)載。圖2為IGBT驅(qū)動(dòng)。2端接上管柵極，1端接上管發(fā)射極。5端接下管柵極，4端接下管發(fā)射極。

　　從驅(qū)動(dòng)波形看，并沒有米勒區(qū)，這就說(shuō)明管子的開關(guān)電壓應(yīng)力比較小。從波形陡度看，動(dòng)態(tài)內(nèi)阻比較大。因此，如果如此加高壓，出現(xiàn)米勒效應(yīng)就會(huì)半橋局部直通。

　　從稍帶電流出現(xiàn)的尖峰電壓看，一旦局部直通關(guān)斷后過(guò)壓擊穿而導(dǎo)致炸管。這點(diǎn)可以通過(guò)加大死區(qū)得到解決。另一方面，例子中的策略決定了有開機(jī)浪涌。建議用魯棒控制策略，開機(jī)電流軟啟動(dòng)。

　　本篇文章以一個(gè)錯(cuò)誤的電路為例，深度剖析問題，并給出了相應(yīng)的解決方法，希望大家在看過(guò)本篇文章之后能夠有所收獲。