黄华 彭剑

（中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉 430064）

1 引言

IGCT器件以其通态、关断损耗低，电压等级高、及电流大等优势，在中压大功率变频器领域得到越来越广泛的应用。但是在基于IGCT的变频器内部发生瞬态短路故障时，由于IGCT器件自身无瞬态过电流保护能力，往往因IGCT无法及时关断而造成变频器损坏，并导致事故进一步扩大。目前，针对变频器IGCT的瞬态过电流故障可采取的保护方法包括故障时关断变频器直流母线上串联的 IGCT[1]、快速熔断器保护法[2]等。这些方法在功率等级较低的变频器中，可以对IGCT过电流故障起到一定的保护作用，但是当变频器的功率等级较高时，这些方法就会存在响应时间长、分断不可靠、设备体积大等不足。

本文通过分析基于 IGCT的三电平 H桥型大功率变频器不同的内部短路情况，提出一种关于三电平 H桥结构变频器内部短路故障的数学模型，并利用该模型对变频器逆变主回路内部发生的短路瞬态过电流过程及回路参数变化情况进行了讨论。以此为基础，本文提出了一种大功率变频器IGCT过电流故障电子保护方法，并通过实验验证了该方法的有效性。

2 变频器故障模式及瞬态过流故障建模分析

图1所示为三电平 H桥结构变频器的一相，R、L构成整流变压器输出端至直流滤波电容之间的等效阻抗，其大小由变压器、整流二极管及电缆决定，C为直流滤波电容，Ls、Rs、Cs及 D5、D6构成限流环节，T1～T8为 ABB公司5SHX19L6010型 IGCT，与 D1～D4组成三电平H桥结构。

图1 三电平H桥结构变频器的一相