1　引言

　　某廠五機架軋機主傳動裝置采用日立公司hivectol-con/vsi-mh系列交-直-交3電平pwm大容量變頻傳動裝置。其中最大容量為8800kva，采用4組igbt單元并聯(lián)組成，每個單元中功率元件采用三菱3.3kv/1.2ka大容量igbt。自投運以來，先后發(fā)生多起igbt及快熔大面積擊穿燒損的重大故障。例如在2005年12月的一次故障中，一套整流器內(nèi)的所有12個igbt單元、12個快熔全部燒毀，故障處理時間超過33h，直接經(jīng)濟損失達131.7萬元，嚴重影響工廠的正常生產(chǎn)。經(jīng)過檢查分析，發(fā)現(xiàn)故障的起因是整流器r相1個igbt元件劣化自損壞引起，而由于原系統(tǒng)igbt脈沖封鎖過程時間過長，造成故障大面積擴大。

　　經(jīng)過改進，投入了一種新的igbt元件自損快速檢測裝置，使檢測判斷、脈沖封鎖等過程時間只需幾十微秒，大大降低了故障擴大化的可能性。工廠多次重復試驗也證明了該方法的有效性。

2　igbt元件保護幾種方法以及優(yōu)缺點

　　由于igbt元件電流、電壓能力的限制，在實際使用的大容量傳動裝置系統(tǒng)中，往往采用多并聯(lián)形式。如果發(fā)生某個igbt元件擊穿等短路故障時，若不及時快速封鎖igbt脈沖，就可能導致并聯(lián)回路中大量igbt損壞，擴大故障范圍。

　　在傳動裝置系統(tǒng)中，進、出線主回路一般都設置有霍爾ct，用于檢測主回路電流，并通過主控板的硬件和軟件來處理、判斷過流情況。如果發(fā)出重故障跳閘信號，就要快速封鎖脈沖，保護igbt元件。其優(yōu)點是對負載引起的過流保護效果比較明顯，但缺點是過流檢出到脈沖封鎖的過程時間太長，需要幾個毫秒，而且直流回路的短路也保護不了（實際系統(tǒng)中沒有直流回路電流檢測ct）。因此，僅靠該保護方式顯然不能滿足igbt保護的實際要求。

　　為此，還必須采取其它的快速檢測方法。目前常用的方法有以下幾種：

　　（1）igbt vce電壓監(jiān)測法

　　這是比較常用的方法。利用集電極電流ic升高時vge或vce也會升高的這一現(xiàn)象，當vge或vce超過設定允許值時，輸出信號去封鎖igbt的脈沖。由于vge在發(fā)生故障時變化較小，難以掌握，一般較少使用。而vce的變化較大，因此實際中一般常常采用vce監(jiān)測法來對igbt進行保護。這種方法的優(yōu)點是檢測靈敏，動作迅速，有效地避免了并聯(lián)回路igbt大面積損壞。但這種方法的缺點也比較明顯：需要配線，將每個igbt的集電極與發(fā)射極之間的電壓信號引入脈沖驅(qū)動板。另外由于igbt關斷時，集電極與發(fā)射極之間的電壓比較高，需要增加脈沖放大板相應的絕緣與電位隔離措施。圖1是利用檢測集電極與發(fā)射極之間電壓vce對igbt進行保護的一個例子。