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zexu191026
zexu191026
IGBT的短路故障已有成熟的方案，即通过硬件电路检测IGBT的D-S压降，可以准确判别故障管。IGBT开路故障也时有发生，一方面是由于过流烧毁，导致开路，另一方面是由于接线不良、驱动断线等原因导致的驱动信号开路。相对于短路故障而言，开路故障发生后往往电机还能够继续运行，所以不易被发现，但其危害较大，因为在此情况下其余IGBT将流过更大的电流，易发生过流故障；且电机电流中存在直流电流分量，会引起转矩减小、发热、绝缘损坏等问题，如不及时处理开路故障，会引发更大的。检测出某IGBT开路后，才可以采用桥臂冗余、四开关等方式继续安全容错运行。归纳国内外学者在IGBT开路故障诊断方法上所展开的研究，主要有*系统法、电流检测法和电压检测法三种。
*系统法基于经验积累，将可能发生的故障一一列出，归纳出规律并建立知识库，当发生故障的时候只需要观测故障现象，查询知识库即可判断故障类型，难点在于难以穷尽所有的故障现象并得到完备的故障知识库，而有些故障模态往往与变频器正常运行时的某种状态时非常相似，造成了难以准确匹配故障。电压检测法通过考察变频器故障时电机相电压、电机线电压或电机中性点电压与正常时的偏差来诊断故障。只需要四分基波周期便能检测出故障，大大缩短了诊断时间，只是这种方法需要增加电压传感器，通用性差[4]。电流检测法*为常用，其又派生出平均电流Park矢量法、单电流传感器法和电流斜率法等，平均电流Park矢量法以Coimbra大学的J.A.ACaseiro教授发表的几篇文章为代表。
该方法在α?β坐标系下进行，通过3-2变换得到Iα和Iβ，在一个电流周期内求其平均值，根据平均值求得平均电流Park矢量。故障出现时Park矢量将不为零，通过判断其幅值和相位确定哪只IGBT出现故障。平均电流Park矢量法的缺点在于其对负载敏感，负载不同情况下，Park矢量电流大小不同，会造成评价故障的标准不统一。电流矢量斜率法根据故障前后定子电流矢量轨迹斜率的不同来诊断故障，缺点在于该方法极易受到干扰而导致误判[4]。针对变频器逆变桥IGBT开路的故障诊断，对平均电流Park矢量法、三相平均电流法以及提出的基于傅里叶变换的归一化方法做了对比验证，1）平均电流Park矢量法和三相平均电流法在稳态情况下可以准确地检测IGBT开路故障。
定位故障管，但在突加、突减负载时会出现断[4]。2）利用离散傅里叶变换得到定子电流的直流分量和基波幅值，然后根据基波幅值大小将直流分量归一化，依据归一化后的直流分量大小定位开路故障的IGBT，可解决传统方法在突加、突减负载时会出现断的问题[4]。3）变频器IGBT开路故障诊断提供了有效方法，其可做为容错控制的基础，后续工作可以围绕故障后的容错控制展开[4]。众所周知，IGBT是一种用MOS来控制晶体管的*电力电子器件，具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点，被广泛应用在变频器的逆变电路中。但由于IGBT的耐过流能力与耐过压能力较差，一旦出现意外就会使它损坏。为此，必须对IGBT进行相关保护。
一般我们从过流、过压、过热三方面进行IGBT保护。IGBT承受过电流的时间仅为几微秒，耐过流量小，因此使用IGBT注意的是过流保护。IGBT的过流保护可分为两种情况：(1)驱动电路中无保护功能;(2)驱动电路中设有保护功能。对于*种情况，我们可以在主电路中要设置过流检测器件;针对第二种情况，由于不同型号的混合驱动模块，其输出能力、开关速度与du/dt的承受能力不同，使用时要根据实际情况恰当选用。对于大功率电压型逆变器*组合式IGBT过流保护则可以通过封锁驱动信号或者减小栅压来进行保护。尽可能减少电路中的杂散电感。采用吸收回路。吸收回路的作用是;当IGBT关断时，吸收电感中释放的能量。
以降低关断过电压。适当增大栅极电阻Rg。IGBT的过热保护一般是采用散热器(包括普通散热器与热管散热器)，并可进行风冷。在传统的使用和设计IGBT的过程中，基本上都是采用粗放式的设计模式，所需余量较大，系统庞大，但仍无法抵抗来自外界的干扰和自身系统引起的各种失效问题。防护方案防止栅极电荷积累及栅源电压出现尖峰损坏IGBT——可在G极和E极之间设置一些保护元件，如下图的电阻RGE的作用，是使栅极积累电荷泄放(其阻值可取5kΩ);两个反向串联的稳压二极管V1和V2，是为了防止栅源电压尖峰损坏IGBT。另外，还有实现控制电路部分与被驱动的IGBT之间的隔离设计，以及设计适合栅极的驱冲电路等。然而即使这样。
