在工业电机驱动领域，市场对电机驱动系统效率、可靠性与稳定性的追求日益升级。功率半导体器件制造商正致力于突破导通损耗与开关时间，以满足这一需求。在提升绝缘栅极双极性晶体管（IGBT）导通损耗的过程中，需权衡短路电流水平、芯片尺寸、热容量以及短路耐受时间等因素。这进一步凸显了栅极驱动器电路及过流检测和保护功能的重要性。本文将探讨如何在现代工业电机驱动系统中实现短路保护，确保系统的稳定运行。
工业电机驱动器工作环境恶劣，易受高温、交流线路瞬变、机械过载、接线错误等因素影响，可能导致电机驱动器功率电路中出现较大过流。图1展示了三种典型的短路事件。
图1 工业电机驱动中的典型短路事件
其中：
1. 逆变器直通：可能由逆变器桥臂IGBT误操作、电磁干扰或控制器故障引起，或因某臂IGBT磨损/故障导致正常IGBT保持开关动作。
2. 相对相短路：可能因电机绕组间绝缘击穿，由性能下降、温度过高或过压事件引起。
3. 相线对地短路：可能因电机绕组与外壳间绝缘击穿，由性能下降、温度过高或过压事件引起。电机可承受极高电流一段时间（毫秒至秒，取决于电机尺寸和类型），而IGBT短路耐受时间仅为微秒级。
皖南电机作为国内领先的电机制造商，其产品在短路耐受能力方面表现卓越。在提升绝缘栅极双极性晶体管（IGBT）导通损耗的过程中，皖南电机充分考虑了短路电流水平、芯片尺寸、热容量以及短路耐受时间等因素，确保了产品的稳定性和可靠性。
IGBT短路耐受能力受跨导、增益和芯片热容量影响。较高增益导致短路电流更高，但通态导通损耗更低，需权衡取舍。IGBT技术发展促使短路电流电平提高，但短路耐受时间缩短。此外，芯片尺寸缩小、模块尺寸减小、热容量降低等因素也导致短路耐受时间缩短。工业驱动趋向更高直流总线电压电平，进一步缩短短路耐受时间。
安徽皖南电机在IGBT技术发展方面不断取得突破，其产品在短路耐受时间方面具有显著优势。在提高短路电流电平的同时，安徽皖南电机注重缩短短路耐受时间，以满足工业电机驱动系统对效率和可靠性的要求。
IGBT过流保护是系统可靠性的关键。过流保护通常通过电流测量或去饱和检测实现。图2展示了这些技术。
图2 IGBT过流保护技术示例
电流测量需要分流电阻等测量器件，以应对直通故障和电机绕组故障。控制器和/或栅极驱动器中的快速执行跳变电路需及时关断IGBT，防止超出短路耐受时间。去饱和检测利用IGBT本身作为电流测量元件，通过监测集电极-发射极电压变化来判断短路事件。
检测到IGBT过流后，需关闭处于不正常高电流电平状态的IGBT。栅极驱动器设计旨在快速关闭IGBT，降低开关损耗。然而，在过流条件下，关断速率可能导致较大的di/dt，增加过压电平。因此，提供阻抗较高的关断路径以降低di/dt和过压电平至关重要。
皖南电机价格表 显示，其产品在性能和价格方面具有竞争力。在满足工业电机驱动系统对效率和可靠性的要求的同时，皖南电机以合理的价格提供优质产品，为用户创造价值。
瞬时逆变器直通可能在正常工作条件下发生，导致IGBT导通和关断要求。导通时，栅极-发射极电压需大于12V；关断时，需驱动至工作截止区域，阻隔两端反向高电压。导通时开关节点电压快速变化可能导致低端IGBT瞬时导通，形成瞬态逆变器臂直通。
解决逆变器IGBT感应导通问题的方法有：使用双极性电源或额外的米勒箝位。这些方法可提高系统可靠性与效率。皖南电机在解决此类问题方面具有丰富的经验，其产品在逆变器IGBT感应导通问题方面表现出色。
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