发电机组自动调压系统设计 第8页
同样会使M57962AL的输出出现异常，结果引起IGBT损耗上升。电源开关机瞬间出现的短暂欠压并无太大危害，但长时间的欠压可能导致IGBT损坏。
三、IGBT驱动模块
图3.6 M57962AL驱动电路
M57962AL驱动模块是采用两个电源给IGBT提供正负电源 =15V， =10V，通常对电源的要求为 10%之内可调，而驱动器的电源端应接去耦电容，他们的主要作用就是提供栅极所需的高脉冲电流，对于绝大部分的电路，电容器的容量为47 即可。M57962AL驱动模块对IGBT具有过流过压保护功能，当检测到输入○1端的电压为7V时，模块判定为电路短路，立即通过光耦输出关断信号将M57962AL的输入信号关断，从而使其○5端输出低电平将IGBT的GE两端置于反向偏置，可靠关断。同时输出过流信号图中的TLP621-1是M57962AL的驱动模块内置的一个光耦，它能对主电路和控制电路实行电气隔离。使故障输出端○8端为低电平，从而驱动外接的保护电路工作。延时2~3秒后，若检测到○13端为高电平，则M57962AL恢复工作。30V稳压管DZ1用于防止Dl击穿而损坏M57962AL， 为限流电阻，由表3.1，选为2.2 。当集-射极间有高压时，IGBT很容易受外界干扰，使栅射电压超过阈值电压 ，从而引起误导通。为防止这类现象的发生，可在栅-射极之间并接一个电阻 。为了防止栅极驱动电路出现高压尖峰，应在栅-射极之间并接两只反向串联的12V稳压管起限幅作用，以确保IGBT可靠开通与关断，而不被误导通或击穿，其值与栅极正电压和负电压相等，但方向相反。
3.3IGBT功率器件的保护措施
由于IGBT与MOSFET一样具有极高的输入电抗，容易造成静电击穿，为了保护其安全运行，防止异常现象造成器件损坏，必须采取完备的保护措施。
一、IGBT过电流及保护
在遇到短路和过流时，若不加以保护或保护不当，IGBT就会失效、损坏，其主要原因有三种：超过热极限、发生擎住效应以及超过器件耐压等。为了避免这三种失效的发生，必须对驱动电路采取适当的保护措施，通常采取的保护措施有两种，即软关断和降低门极电压。软关断是指过流和短路时，通过一系列过程关断IGBT；而降低门极电压是指在检测到过流时，马上降低门极电压，但器件文持导通。引起过电流或短路的原因有以下几种：直通短路、负载电阻接地短路、输出短路、主电路寄生电感等。所以解决的办法首先应减小主电路导线的寄生电感。在发生短路故障时，过电流可以通过关断IGBT来切断，要求在检测到过电流之后，通过控制电路，产生负的栅极驱动信号来关断IGBT。从出现过电流至切断栅极信号的这段时间，必须小于IGBT所允许的短路过电流时间。实际故障的检测和消除过程有一定的时延，一般情况下，只要IGBT的额定参数选择合理，10 以内的过电流不会损坏器件。依据上述短路特性，可靠的短路保护应具备以下条件：
(1)限制短路电流峰值，以延长允许短路时间，为保护动作赢得时间;
(2)短路保护切断短路电流应实施软关断，如果短路电流下降的di/dt太大，IGBT的集电极电压极易产生很高的过电压冲击，dv/dt造成再次短路;高的电压还可能击穿IGBT，从击穿点流过短路电流，保护已失效，因此，应实施软关断。
本课题中采取的专用驱动电路M57962AL具有过流（短路）保护功能。
二、利用缓冲电路抑制过电压，并限制过高的dv/dt
IGBT关断时，由于主回路电流的急剧下降，主回路存在的等效电感将引起高电压，称为开关浪涌电压。这种开关浪涌电压如果超过IGBT的RBSOA区域，就会使IGBT损坏。抑制浪涌电压的有效措施是采用缓冲电路，缓冲电路也称为吸收电路，它既可以限制关断电压上升率，又可以减少IGBT的关断损耗。IGBT主回路的合理布线对减小线路等效电感也很重要，而最有效的方法就是采用分层布线结构，由此可减小线路储能，在给定的开关速度下，过电压将大大降低。另外，在整个线路上多加些退祸电容会进一步减小线路电感，但这些电容必须是低阻值和低感抗的。抑制过电压尖峰较为理想的方法是在集射电压 达到主电路电压之前控制dv/dt的上升，使器件尽可能快速关断，然后抑制dv/dt（包括抑制反并联二极管的dv/dt），使IGBT模块工作在最小开关损耗的同时也减小了过电压尖峰。
在实际电路保护中采用在集射极之间并R-C和快恢复二极管吸收电路和在直流回路并联R-C和快恢复二极管作吸收电路的双重保护方式来对IGBT进行过电压保护，瞬态dv/dt的过电压尖峰通过快速二极管和电容将其吸收，再通过R-C吸收回路将过电压吸收掉。
IGBT的吸收电路有很多种，以下是在本课题中采用R-C及快恢复二极管吸收电路对IGBT保护的原理如图3.7所示。
图3.7 IGBT R-C吸收电路
三、IGBT的过热保护
利用红外线温度传感器检测IGBT的外壳温度，当温度超过一定值时，发报警信号，当超过允许温度时，主电路跳闸，实现过热保护。采取的散热的方式主要有铝质型材和热管器。铝质型材散热效果不如热管，铝质型材散热靠的是自然的传热或通过风扇进行强制对流，但是加风扇后，整套装置的故障率会增加。而采用热管散热器，加强了IGBT的散热，对于中、小功率的机组基本上可以做到不用风扇而靠散热器的自然散热。这样做的优点是提高了装置的可靠性，减少了由于风扇损坏造成的风险。实际运行过程当中，散热效果也比较理想。
热管散热器由热管、散热片、受热体及附件组成，其原理在铜管内放些水，通过水的传热和对流来散热，传热效果很好，特别对于中、小机组来说，减少了风扇强制冷却的环节，增加了励磁系统运行的可靠性。热管散热与铝质型材散热相比较所具有的优点：
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