三相逆變中過壓IGBT損壞問題實例分析

在設計過程當中，電路報錯的情況時有發(fā)生。通常情況下只要按部就班的對錯誤進行排查，就能夠順利的解決問題，但有些時候，由于知識儲備的限制，很多錯誤就無法得到改善。本篇文章以一個三相逆變器電路中IGBT柵極過壓導致IGBT損壞問題為例，通過這個問題的解決，來幫助大家擴展知識。

圖1、圖2為主電路拓撲。三相四橋臂逆變器+LC濾波器。IGBT型號為：英飛凌耐壓1200V電流75A的IGBT.驅動芯片為：concept 2sc0108_17，耐壓為1700V.直流母線電壓由可調變壓器輸出經整流橋整流再經電容濾波得到。

圖1

圖2

當直流母線為300V時，在打開逆變器的情況下(即給PWM信號)，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，關逆變(IGBT基極電壓為-9V)，再開逆變。發(fā)生故障。檢查發(fā)現C相的concept驅動損壞。C相橋臂的IGBT上下管的G極E極間各自并的一個穩(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也不能導通。該橋臂IGBT內部反并聯的二極管正常。

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

圖1為主電路圖，其中R代表負載。圖2為IGBT驅動。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。

從驅動波形看，并沒有米勒區(qū)，這就說明管子的開關電壓應力比較小。從波形陡度看，動態(tài)內阻比較大。因此，如果如此加高壓，出現米勒效應就會半橋局部直通。

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