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由空间电压矢量合成原理可知：


依据IGBT开关特性，确定SVM允许的最小窄脉冲时间为tkmin；对于并网变流器，在电网稳定并满足电流控制裕度的条件下，可确定三相逆变器交流侧输出矢量的最大幅值|Uomax|。则在7段式电压空间矢量合成中，为避免SVM中零矢量的作用时间不低于t0min，可得：

可见，为限制窄脉冲的出现，必须提高Udc。
上面的讨论基于7段式SVM合成方式，若改变合成方式，如使用5段式，由于零矢量的作用时间集中在开关周期的中间位置，即为整个的t0，需对式(3)进行修正：

值得关注的是，对于3段式电压空间矢量合成，窄脉冲的出现与5段式或7段式不同。3段式电压空间矢量合成，在调制度接近零及满调制时，均出现窄脉冲，即在调制度接近零时，有效矢量产生窄脉冲，而满调制时，零矢量产生窄脉冲。

4 死区设置方式对浪涌电压的影响
以28335型DSP为例，PWM信号死区的设置采用非对称方式，即同桥臂上下管采取正常关断、延迟触发的死区设置方式。图4为低有效PWM模式下的波形。可见，这种不对称死区设置方式对IGBT触发脉冲和关断脉冲的影响不同。死区设置减小了触发脉宽但增加了关断脉宽，并使关断脉宽至少维持了2个死区时间。故其不良影响也不对称，应区别对待。对死区设置减少了触发脉宽这一现象，由于分析原理相同，对式(4)简单修正即可。

目前大功率变流器死区时间一般设置为4μs左右，反并联二极管由于存在死区，导通时间至少为两个死区时间(8μs)，不会出现窄脉冲导通。但以图1中a相为例，当输出电流在过零换流时，ia方向不确定，故此时VD1，VD2均可能导通。若导通顺序为VD1→VD2→V1或VD2→VD1→ V2时，二极管同样会出现窄脉冲导通。但该情况发生时，二极管中流过电流很小，不会产生明显的振荡或浪涌尖峰。
IGBT驱动器一般都缺乏对反并联二极管的足够保护，故需特别关注大电流情况下，IGBT的驱动信号由于干扰或软件设置错误等原因出现的微秒级及以下的关断窄脉冲。此时，相当于同桥臂另一只IGBT的反并联二极管出现未完全导通就立即关断的行为，进而产生很大的du／dt和振荡，多次反复后，将对IGBT模块可靠运行产生很大威胁。这可能是IGBT模块运行损坏的一个重要原因。

5 相关测试
由于窄脉冲对IGBT模块的危害大小受驱动电阻、母排寄生电感、输出电流等影响。为了进一步深入理解窄脉冲发生时的一些波形，以FF 1000R17模块为例，对驱动窄脉冲进行测试。测试时直流侧电容电压1 009 V，测试脉宽1．7μs，图5a为测试结果。其中，μG为IGBT门极驱动；uCE为IGBT CE端电压；i为IGBT电流。可见，测试脉宽为1．7μs时，uCE关断尖峰达到1．24 kV。为安全考虑，在反并联二极管窄脉冲测试时降低直流侧电压至500 V，测试电流限定在250A以下，测试脉宽1．7μs，图5b为测试结果。其中，μGZ为下侧ICBT门极驱动；uCE1，uCE2皿分别为上侧和下侧IGBT CE端电压。可见，在反并联二极管窄脉冲测试情况下，IGBT端电压不仅达到了直流侧电压的1．4倍左右，驱动信号本身也受到了严重干扰，且振荡非常严重。

6 结论
分析了大功率风机变流器中窄脉冲对IGBT可靠运行带来的严重危害，特别指出应充分关注反并联二极管的窄脉冲行为。进一步分析了在矢量调制过程中窄脉冲产生原因和限制方法，以及死区不对称设置对触发脉宽和关断脉宽的不同影响。对窄脉冲问题分析和避免有一定参考意义。

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关键词： 变流器 风机 绝缘栅双极型晶体管 窄脉冲