在電力電子技術(shù)領(lǐng)域，絕緣柵雙極晶體管（IGBT）是一種被廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體開關(guān)器件。它結(jié)合了金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）的輸入阻抗高和雙極型晶體管（BJT）的載流能力強的優(yōu)點。

然而，IGBT在其工作過程中可能會遇到多種故障，其中過流和短路是最常見且對系統(tǒng)穩(wěn)定性威脅最大的兩種故障。本文將詳細分析IGBT過流與短路故障之間的區(qū)別，并通過比較、舉例以及數(shù)據(jù)支持來增強解釋的準確性和條理性。

首先，讓我們理解IGBT的基本工作原理。IGBT通過施加在門極上的電壓來控制其導(dǎo)通或關(guān)斷。當門極電壓高于閾值電壓時，IGBT導(dǎo)通并允許電流通過；當門極電壓低于閾值電壓時，IGBT關(guān)斷并阻止電流流動。在理想狀態(tài)下，IGBT能夠在完全導(dǎo)通和完全關(guān)斷之間快速切換，實現(xiàn)高效的電能轉(zhuǎn)換。

過流故障是指流過IGBT的電流超過了其設(shè)計的最大額定電流。這種情況可能是由于外部負載突然減小或電源電壓異常升高引起的。過流故障不會立即損壞IGBT，但如果不及時處理，持續(xù)的過流會導(dǎo)致器件過熱，進而縮短其壽命甚至造成損壞。

短路故障則是指IGBT的集電極和發(fā)射極之間發(fā)生直接的電氣連接，通常是由于外部電路故障或負載側(cè)出現(xiàn)短路造成的。短路故障會導(dǎo)致極大的電流瞬間流過IGBT，遠超過其最大額定電流，這種劇烈的電流峰值會立即損壞IGBT，甚至可能引發(fā)火災(zāi)或其他安全事故。

過流一般是指由于某種原因引起的 負載過載 （例如電機堵轉(zhuǎn)），也有可能是由于軟件控制問題導(dǎo)致的電流發(fā)散、振蕩導(dǎo)致。而短路一般是指橋****臂直通 ，或母線電壓經(jīng)過IGBT的無負載回路（ 相間短路或相對地短路 ）。

過流和短路的保護方法也有所不同，過流保護通常會采用輸出電流傳感器作為檢測元件，在 控制板上通過硬件或軟件方式實施保護 ，而短路保護只能通過硬件進行檢測，一般會集成到IGBT驅(qū)動電路上，通過檢測IGBT的退飽和行為來實施保護。

下面我們以工業(yè)電機驅(qū)動逆變器為例說明一下常見的短路故障，如圖1所示：

圖1 工業(yè)電機驅(qū)動短路故障

① 橋臂直通： 一個橋臂的兩個IGBT同時開通所導(dǎo)致，這種情況可能是因為遭受了 電磁干擾或控制器故障 ，也有可能是因為橋臂中的一個IGBT故障，而正常的IGBT保持開關(guān)動作。

② ** 相對相短路：** 可能是因為性能下降、溫度過高或過壓事件導(dǎo)致電機繞組之間發(fā)生絕緣擊穿所引起的，也有可能由于 傳輸電纜絕緣損壞 。

③ ** 相對地短路：** 同樣可能是因為性能下降、溫度過高或過壓事件導(dǎo)致電機繞組和電機外殼之間發(fā)生絕緣擊穿所致，也有可能由于傳輸電纜破損接地。

以上三種故障都可以稱為短路故障，但短路回路阻抗不同 。 如果逆變器輸出電纜較長且在電纜的末端發(fā)生短路，那短路阻抗相對很大，這種短路和過流可能沒有太大區(qū)別，也可以通過輸出電流傳感器進行短路保護。

需要說明的是 IGBT發(fā)生橋臂直通短路故障的幾率相對較小。 因此，在有些低成本應(yīng)用中，IGBT驅(qū)動電路并沒有集成短路保護，只有過流保護。這時如果負載側(cè)發(fā)生短路，器件是否能夠被保住，主要取決于 短路回路阻抗的大小以及電流傳感器的響應(yīng)速度 。