三相逆变中过压IGBT损坏问题实例分析

在设计过程当中，电路报错的情况时有发生。通常情况下只要按部就班的对错误进行排查，就能够顺利的解决问题，但有些时候，由于知识储备的限制，很多错误就无法得到改善。本篇文章以一个三相逆变器电路中IGBT栅极过压导致IGBT损坏问题为例，通过这个问题的解决，来帮助大家扩展知识。
 

图1、图2为主电路拓扑。三相四桥臂逆变器+LC滤波器。IGBT型号为：英飞凌耐压1200V电流75A的IGBT.驱动芯片为：concept 2sc0108_17，耐压为1700V.直流母线电压由可调变压器输出经整流桥整流再经电容滤波得到。

图1

图2

当直流母线为300V时，在打开逆变器的情况下（即给PWM信号），逆变器工作正常，输出三相交流电。然后把直流母线电压升高为400V，逆变器工作正常。保持直流母线电压不变，关逆变（IGBT基极电压为-9V），再开逆变。发生故障。检查发现C相的concept驱动损坏。C相桥臂的IGBT上下管的G极E极间各自并的一个稳压二极管（SMBJ13）击穿短路，C相桥臂IGBT上下管的栅极都烧坏，既给GE加15V电源，CE也不能导通。该桥臂IGBT内部反并联的二极管正常。

最初猜测是IGBT栅极出现了高压，但是不知道是什么原因造成了栅极的高压，下面我们就来具体问题具体分析。

图1为主电路图，其中R代表负载。图2为IGBT驱动。2端接上管栅极，1端接上管发射极。5端接下管栅极，4端接下管发射极。

从驱动波形看，并没有米勒区，这就说明管子的开关电压应力比较小。从波形陡度看，动态内阻比较大。因此，如果如此加高压，出现米勒效应就会半桥局部直通。

从稍带电流出现的尖峰电压看，一旦局部直通关断后过压击穿而导致炸管。这点可以通过加大死区得到解决。另一方面，例子中的策略决定了有开机浪涌。建议用鲁棒控制策略，开机电流软启动。

本篇文章以一个错误的电路为例，深度剖析问题，并给出了相应的解决方法，希望大家在看过本篇文章之后能够有所收获。