CN210246306U - 一种功率模块的故障保护电路 - Google Patents

Abstract

一种功率模块的故障保护电路，包括钳位电路，钳位电路连接在功率器件驱动电路与功率器件之间；在所述多个功率器件中，选定部分功率器件为功率模块无旁路或旁路装置严重故障时的自毁功率器件，其余为未选中的功率器件；在自毁功率器件与其功率器件驱动电路之间设置钳位电路，在未选中的功率器件与其功率器件驱动电路之间不设置钳位电路；或者，在自毁功率器件和未选中的功率器件与其功率器件驱动电路之间均设置钳位电路，并且自毁功率器件的钳位电路的设定阈值低于未选中的功率器件的钳位电路的设定阈值。可以在功率模块故障并且旁路装置失效情况下，以较小的代价保证系统安全，避免了功率模块发生电容短路和内部电弧、爆炸。

Description

一种功率模块的故障保护电路

技术领域

本实用新型涉及功率模块保护技术领域，特别涉及一种功率模块的故障保护电路。

背景技术

柔性直流输电的换流阀、级联型无功补偿装置、级联型有源滤波装置、级联型高压变频装置的逆变单元以及级联型直流电源装置的斩波单元的功率均是由可控的功率器件构成的模块化多电平结构，但是模块化多电平结构的功率模块中包括有大容量的直流电容，存储能量很大，当系统运行中功率模块发生故障后，如果功率模块自身的旁路装置失效不能保护故障模块，故障模块的直流电容电压将持续上升，直至超过功率模块中半导体功率器件的耐压阈值，导致半导体功率器件击穿，并将直流电容短路，形成几百千安级别的巨大短路电流，容易在功率模块中引起电弧和明火；其电磁应力还会导致功率模块内部结构件变形，甚至形成飞溅碎片，导致事故扩大，影响系统可靠性。

直接导致功率模块旁路装置失效的原因很多，包括：旁路装置中采用了机械旁路接触器，旁路接触器拒动了；功率模块的取能电源故障，导致旁路装置没有电源；从功率模块的控制板卡到旁路接触器的通讯光纤断了等。为了解决功率模块故障时旁路装置失效导致故障扩大的问题，目前业界采用的方法包括：

1、利用相邻功率模块相互提供额外的电源和控制。这样当一个功率模块因为取能电源问题或通讯问题导致旁路装置失效时，可以依靠相邻模块协助触发旁路接触器。但这种方法并不能解决旁路接触器自身故障拒动的问题。

2、在上述方法基础上，在旁路接触器中包括两个触发线圈。这样如果一路线圈故障了，可以依靠相邻模块触发另外一个线圈来闭合旁路接触器。但这个方法依然不能解决旁路接触器自身机械故障导致不能闭合的问题。

3、在模块中额外增加一套取能电源、一个BOD管，当发生旁路装置失效故障后，如果模块电容电压持续升高，当电容电压超过BOD阈值后，依靠BOD管和附加的取能电源触发旁路接触器。这种方法依然不能解决旁路接触器自身机械故障导致不能闭合的问题。

综上所述，目前的各种解决方法都不能解决旁路接触器自身机械故障导致旁路装置失效的问题，而且需要增加额外的控制、电源设备，明显增加了功率模块的成本。为提高柔性直流系统的稳定性，需要一种既能可靠旁路功率模块、防止功率模块电容短路，又能不明显增加系统成本的控制电路。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本实用新型提供一种功率模块的故障保护电路，可以在功率模块故障并且旁路装置失效情况下，以较小的代价保证系统安全，避免了功率模块发生电容短路和内部电弧、爆炸。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种功率模块的故障保护电路，所述的功率模块是由多个功率器件及其反并联二极管连接而成的桥式结构的功率模块，每个功率器件的触发端均由功率器件驱动电路驱动触发。

所述的故障保护电路包括钳位电路，钳位电路连接在功率器件驱动电路与功率器件之间；在所述多个功率器件中，选定部分功率器件为功率模块无旁路或旁路装置严重故障时的自毁功率器件，其余为未选中的功率器件。

在自毁功率器件与其功率器件驱动电路之间设置钳位电路，在未选中的功率器件与其功率器件驱动电路之间不设置钳位电路；或者，在自毁功率器件和未选中的功率器件与其功率器件驱动电路之间均设置钳位电路，并且自毁功率器件的钳位电路的设定阈值低于未选中的功率器件的钳位电路的设定阈值。

自毁功率器件与未选中的功率器件的钳位电路设定阈值之差不小于钳位电路中所用器件的最大动作电压误差。

(1)所述的功率模块为半桥功率模块，功率器件为两个，两个功率器件串联，然后与直流电容并联，并将直流电容的一端引出作为模块的一条引出线，将两个功率器件的连接点引出作为模块的另外一条引出线；

a、在所述半桥功率模块的两个功率器件中，选定与所述功率模块的两个引出线之间直接连接的功率器件为功率模块旁路装置严重故障时的自毁功率器件，并在其功率器件驱动电路与功率器件之间设置钳位电路；对另一个功率器件，在其驱动电路中不包含钳位电路。

b、在所述半桥功率模块的两个功率器件中，选定与所述功率模块的两个引出线之间直接连接的功率器件为功率模块旁路装置严重故障时的自毁功率器件，在自毁功率器件和未选中的功率器件与其功率器件驱动电路之间均设置钳位电路，并且自毁功率器件的钳位电路的设定阈值低于未选中的功率器件的钳位电路的设定阈值。

(2)所述的功率模块为全桥功率模块，功率器件为四个，每两个功率器件串联，两组串联的功率器件并联并与直流电容并联，将两组串联功率器件的两个中间连接点引出作为模块的两个引出线；

a、在所述全桥功率模块的四个功率器件中，选定与直流电容同一极相连的两个功率器件为功率模块旁路装置严重故障时的自毁功率器件，并在其功率器件驱动电路与功率器件之间设置钳位电路；对另两个功率器件，在其驱动电路中不包含钳位电路。

b、在所述全桥功率模块的四个功率器件中，选定与直流电容同一极相连的两个功率器件为功率模块旁路装置严重故障时的自毁功率器件，在自毁功率器件和未选中的功率器件与其功率器件驱动电路之间均设置钳位电路，并且自毁功率器件的钳位电路的设定阈值低于未选中的功率器件的钳位电路的设定阈值。

所述的功率模块可以是以下装置中的功率模块，包括：柔性直流输电的换流阀功率模块、级联型无功补偿装置的功率模块、级联型有源滤波装置的功率模块、级联型高压变频装置的逆变单元功率模块或级联型直流电源装置的斩波功率模块。

所述的功率器件为IGBT、IEGT、晶闸管类全控或半控器件，所述的功率器件驱动电路为IGBT、IEGT、晶闸管类全控或半控器件的驱动电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型提供的功率模块保护电路，可以在功率模块故障并且旁路装置失效情况下，以较小的代价保证系统安全，避免了功率模块发生电容短路和内部电弧、爆炸。

(2)本实用新型提供的功率模块保护电路，只需要在现有的模块中的部分IGBT驱动板上增加钳位电路，增加的成本很小。

(3)本实用新型提供的功率模块保护电路，可以在各种严重故障下保证安全，包括：旁路接触器机械故障、功率模块取能电源故障。

附图说明

图1为本实用新型在全桥功率模块的一种实现实施例；

图2为图1在正向系统电流下的电流通路；

图3为图1在反向系统电流下的电流通路；

图4为本实用新型在全桥功率模块的第二种实现实施例；

图5为本实用新型在全桥功率模块的第三种实现实施例；

图6为本实用新型在半桥功率模块的一种实现实施例；

图7为本实用新型在半桥功率模块的另一种实现实施例；

图8为现有技术中的一种全桥和半桥的混合型功率模块；

图9为本实用新型在全桥和半桥的混合型功率模块的一种实现实施例；

图10为本实用新型在全桥和半桥的混合型功率模块的另一种实现实施例；

图11为一种IGBT驱动电路及钳位电路；

图12为另一种IGBT驱动电路及钳位电路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。

一种功率模块的故障保护电路，所述的功率模块为由IGBT、IEGT、晶闸管类全控或半控器件构成的全桥或半桥功率模块，如图1-12所示，以IGBT为例，所述功率模块包括多个IGBT及其反并联二极管D、直流电容C、IGBT驱动电路和旁路装置K，每个IGBT的触发端均由IGBT驱动电路驱动触发，旁路装置K的常开接点并联在功率模块的输出端。

所述的故障保护电路为钳位电路，钳位电路连接在IGBT驱动电路与IGBT之间；在IGBT所承受的电压超过一定阈值时主动触发IGBT。

在所述多个IGBT中，选定部分IGBT为功率模块旁路装置严重故障时的自毁IGBT，其余为未选中的IGBT。在自毁IGBT与其IGBT驱动电路之间设置钳位电路，在未选中的IGBT与其IGBT驱动电路之间不设置钳位电路；或者，在自毁IGBT和未选中的IGBT与其IGBT驱动电路之间均设置钳位电路，并且自毁IGBT的钳位电路的设定阈值低于未选中的IGBT的钳位电路的设定阈值。自毁IGBT与未选中的IGBT的钳位电路设定阈值之差不小于钳位电路中所用器件的最大动作电压误差。

图11所示为一个典型的IGBT驱动电路及其钳位电路，以及和对应IGBT的连接。IGBT驱动电路是由两个三极管构成的推挽放大电路，钳位电路的常规用法是用于保护IGBT关断过程防止被关断瞬间的过压击穿，通常在IGBT的C极和G极之间串联多个TVS管，当IGBT的CE电压接近IGBT耐压极限时，TVS管导通，在IGBT G极引入充电电流，使得IGBT GE电压上升，从而使得IGBT短时重新开通，保护了IGBT。图12所示为另外一种典型的IGBT驱动电路及其钳位电路，以及和对应IGBT的连接。当IGBT CE电压接近IGBT耐压极限时，TVS管导通，不仅直接在IGBT G极引入电流，而且在驱动电路的放大电路之前引入电流，从而促使驱动放大电路向IGBT G极也注入电流，引起IGBT GE电压上升，从而使得IGBT短时重新开通，保护IGBT。

实施例1：如图1-5所示，当所述的功率模块为全桥功率模块时，IGBT为四个，每两个IGBT串联，两组串联的IGBT并联并与直流电容并联，将两组串联IGBT的两个中间连接点引出作为模块的两个引出线；其中，IGBT1和IGBT2串联，IGBT3和IGBT4串联，然后两组串联IGBT进行并联，并且与电容C1并联。IGBT1和IGBT2的连接点引出模块，同样，IGBT3和IGBT4的连接点引出模块。依据本实用新型，为IGBT2和IGBT4的驱动电路设计了钳位电路，并且其钳位电压明显低于IGBT的CE耐压极限。而IGBT1和IGBT3的驱动没有包括钳位电路。因此，当IGBT2或IGBT4的CE电压高于其驱动电路的钳位电压时，IGBT将被开通。但是，对IGBT1和IGBT3而言，其CE间耐压可以一直到达器件的极限。

如果图1所示模块发生严重故障，并且旁路装置失效以后，当外部系统的电流为正向时，电流通路如图2所示。外部电流进入故障模块后，将流经：二极管D1、电容C1、二极管D4，因此IGBT1、二极管D1、IGBT4、二极管D4两端电压为0，而IGBT2、二极管D2、IGBT3、二极管D3两端将承受电容电压。随着系统运行，模块电容电压逐渐升高，当模块电容电压到达IGBT2的驱动电路钳位阈值后，IGBT2将被开通，外部电流流入IGBT2。IGBT2的结温将快速上升，并很快击穿损坏。这时，由于电容电压明显低于IGBT3的耐压阈值，IGBT3不会被击穿。电容电压也明显低于IGBT1的耐压阈值，因此，IGBT2被击穿后，IGBT1将保持关断，因此不会引起电容短路放电。在IGBT2被击穿损坏之后，等到系统电流反向，电流途径将如图3所示，IGBT4将承受电容电压，并将在驱动钳位作用下被损坏击穿。至此，IGBT2和IGBT4全部被损坏击穿，形成了系统电流的正反向通流途径，故障模块将不再影响系统运行。同时故障模块的电容电压电压将不再上升，也不会出现电容短路放电的危险情况。本实用新型以两个IGBT的代价，保障了极端故障下系统的安全。

如果图1所示模块发生严重故障，并且旁路装置失效以后，当外部系统的电流为反向时，电流通路如图3所示。外部电流进入故障模块后，将流经：二极管D3、电容C1、二极管D2，因此IGBT2、二极管D2、IGBT3、二极管D3两端电压为0，而IGBT1、二极管D1、IGBT4、二极管D4两端将承受电容电压。随着系统运行，模块电容电压逐渐升高，当模块电容电压到达IGBT4的驱动电路钳位阈值后，IGBT4将被开通，外部电流流入IGBT4。IGBT4的结温将快速上升，并很快击穿损坏。这时，由于电容电压明显低于IGBT1的耐压阈值，IGBT1不会被击穿。电容电压也明显低于IGBT3的耐压阈值，因此，IGBT4被击穿后，IGBT3将保持关断，因此不会引起电容短路放电。在IGBT4被击穿损坏之后，等到系统电流反向，电流途径将如图2所示，IGBT2将承受电容电压，并将在驱动钳位作用下被损坏击穿。至此，IGBT2和IGBT4全部被损坏击穿，形成了系统电流的正反向通流途径，故障模块将不再影响系统运行。同时故障模块的电容电压电压将不再上升，也不会出现电容短路放电的危险情况。本实用新型以两个IGBT的代价，保障了极端故障下系统的安全。

实施例2：图4为本实用新型在全桥功率模块上的另外一种实现。图中的功率模块包括四个IGBT：IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4，四个IGBT各自的驱动电路，四个二极管D1、D2、D3、D4，直流电容C1、旁路装置等。其中，IGBT1和IGBT2串联，IGBT3和IGBT4串联，然后两组串联IGBT进行并联，并且与电容C1并联。IGBT1和IGBT2的连接点引出模块，同样，IGBT3和IGBT4的连接点引出模块。依据本实用新型，为IGBT1和IGBT3的驱动电路设计了钳位电路，并且其钳位电压明显低于IGBT的CE耐压极限。而IGBT2和IGBT4的驱动没有包括钳位电路。因此，当IGBT1或IGBT3的CE电压高于其驱动电路的钳位电压时，IGBT将被开通。但是，对IGBT2和IGBT4而言，其CE间耐压可以一直到达器件的极限。这样，如果功率模块发生严重故障，并且旁路装置失效，不论系统电流方向如何，在故障模块电容电压上升过程中，始终有IGBT1或IGBT3承受电容电压。只要电容电压超过IGBT1、IGBT3的驱动电路钳位阈值，IGBT1或IGBT3将被损坏击穿，并在系统电流反向后击穿另外一个IGBT，形成系统电流的通流通路：IGBT1+IGBT3。形成系统电流的通流通路后，故障模块将不再影响系统运行，故障模块的电容电压将不再上升，也不会出现电容短路放电的危险情况。本实用新型以两个IGBT的代价，保障了极端故障下系统的安全。

实施例3：图5所示为本实用新型在全桥功率模块上的另外一种实现。在图7所示的实现中，全桥功率模块的四个IGBT驱动电流都包括了钳位电路，其中IGBT1和IGBT3的钳位电路阈值相同，IGBT2和IGBT4的钳位电路阈值相同。既可以将IGBT1和IGBT3的钳位电路阈值设置得比较低，确保模块验证故障后IGBT1和IGBT3将被损坏击穿，并形成系统电流的通流通道。也可以将IGBT2和IGBT4的钳位电路阈值设置得比较低，确保模块验证故障后IGBT2和IGBT4将被损坏击穿，并形成系统电流的通流通道。按照本实用新型选择钳位阈值时，需要保证两者的阈值之差，超过钳位电路自身的阈值误差。

实施例4：如图6-7所示，当所述的功率模块为半桥功率模块时，IGBT为两个，两个IGBT串联，然后与直流电容并联，并将直流电容的一端引出作为模块的一条引出线，将两个IGBT的连接点引出作为模块的另外一条引出线；

图6为本实用新型在半桥功率模块上的一种实现。图中的功率模块包括两个IGBT：IGBT1、IGBT2，两个IGBT各自的驱动电路，两个二极管D1、D2，直流电容C1、旁路装置等。其中，IGBT1和IGBT2串联，然后与电容C1并联。IGBT1和IGBT2的连接点引出模块，同时，电容C1的一端引出模块。依据本实用新型，为IGBT2的驱动电路设计了钳位电路，并且其钳位电压明显低于IGBT的CE耐压极限。而IGBT1的驱动没有包括钳位电路。因此，当IGBT2的CE电压高于其驱动电路的钳位电压时，IGBT将被开通。但是，对IGBT1，其CE间耐压可以一直到达器件的极限。这样，如果功率模块发生严重故障，并且旁路装置失效，不论系统电流方向如何，在故障模块电容电压上升过程中，必然是IGBT2首先承受升高后的电容电压。只要电容电压超过IGBT2的驱动电路钳位阈值，IGBT2将被损坏击穿，并形成系统电流的通流通路。形成系统电流的通流通路后，故障模块将不再影响系统运行，故障模块的电容电压将不再上升，也不会出现电容短路放电的危险情况。本实用新型以一个IGBT的代价，保障了极端故障下系统的安全。

实施例5：图7为本实用新型在半桥功率模块上的另外一种实现。图中的功率模块包括两个IGBT：IGBT1、IGBT2，两个IGBT各自的驱动电路，两个二极管D1、D2，直流电容C1、旁路装置等。其中，IGBT1和IGBT2串联，然后与电容C1并联。IGBT1和IGBT2的连接点引出模块，同时，电容C1的一端引出模块。依据本实用新型，为IGBT1和IGBT2的驱动电路都设计了钳位电路，但IGBT2的钳位电路阈值明显低于IGBT的CE耐压极限，而IGBT1的钳位电路阈值接近IGBT的CE耐压极限。这样，如果功率模块发生严重故障，并且旁路装置失效，必然是IGBT2被损坏击穿，并形成系统电流的通流通路。随后故障模块将不再影响系统运行，故障模块的电容电压将不再上升，也不会出现电容短路放电的危险情况。本实用新型以一个IGBT的代价，保障了极端故障下系统的安全。

实施例6：本实用新型的故障保护电路还可以用于全桥和半桥混合型的功率模块，全桥和半桥混合型的功率模块在很多公开的技术中已有，本实施例以公开号为CN207732449 U的专利中公开的功率模块结构为例，图8为此功率模块的混合型桥式结构图，图9-10为在此混合型桥式结构的功率单元上增加了钳位电路的实施例图，实施例中，选中全桥结构中，与直流电容C1同一极相连的两个功率器件IGBT2和IGBT4(或IGBT1和IGBT3)为功率模块旁路装置严重故障时的自毁功率器件，并在其功率器件驱动电路与功率器件之间设置钳位电路；选中半桥结构中与直流电容C1相反极性的直流电容C2的一极相连的功率器件IGBT5(或IGBT6)功率模块旁路装置严重故障时的自毁功率器件。

如图9所示，在自毁功率器件与其功率器件驱动电路之间设置钳位电路，在未选中的功率器件与其功率器件驱动电路之间不设置钳位电路；或者，如图10所示，在自毁功率器件和未选中的功率器件与其功率器件驱动电路之间均设置钳位电路，并且自毁功率器件的钳位电路的设定阈值低于未选中的功率器件的钳位电路的设定阈值。

本实用新型提出的一种技术方案是选定功率模块中的部分功率半导体器件，当功率模块发生旁路装置失效，并且其电容电压持续上升时，通过在驱动电路中增加钳位电路，并设定较低的钳位阈值，使得这部分功率半导体器件在电容电压较高时被触发导通，使得内部结温快速增加并自毁，从而形成电流通路。这部分功率半导体器件以下称为“选定自毁的功率半导体器件/选定自毁的IGBT”。当选定自毁的器件损坏后，外部系统电流可以从损坏器件中流过，这样功率模块的电容电压将不再上升；同时，功率模块的其他功率半导体器件，由于其耐压能力高与选定自毁器件的钳位阈值，能够在当前的电容电压下保持安全，避免了电容短路和所导致的巨大短路能量冲击。高故障模块在选定自毁器件损坏后，将在内部放电电阻或其他损耗的作用下，缓慢放电，不会影响系统的安全。

当前各种级联型的全控功率模块中采用的大都是IGBT，依靠IGBT驱动板进行控制。所述钳位电路，可以在IGBT驱动板上，增加从IGBT C极到E级的多个串联TVS管实现。传统应用中IGBT的驱动钳位电路，是为了在IGBT关断时当两端过压时短时开通IGBT，限制IGBT关断瞬间的过压尖峰，从而保证IGBT的安全。因此，在传统应用中，同一功率模块中这些钳位电路的阈值相同，选取为略低于IGBT的耐压值。在本实用新型中，主动选定功率模块中的部分IGBT，在其驱动板上增加钳位电路，并设置钳位电路的阈值明显低于IGBT耐压值，从而保证这部分IGBT在电容电压危及所有IGBT之前先被开通。并且由于功率模块电容容值很大，当功率模块电容电压超过该阈值电压后，选定自毁的IGBT将被长时间开通，导致其结温快速上升并损坏，从而保护了其他IGBT和整个功率模块。功率模块中的其他IGBT，既可以设计为不包括钳位电路，也可以设计为包括钳位电路，但钳位电路的阈值明显高于选定自毁IGBT的钳位电路阈值，从而保证选定自毁IGBT损坏时其他IGBT的安全。

以上实施例的功率器件均以IGBT为例，其它的可控功率器件(IEGT、晶闸管类全控或半控器件)的钳位电路实施方式均与之相同。

以上实施例的功率单元可以应用于：柔性直流输电的换流阀功率模块、级联型无功补偿装置的功率模块、级联型有源滤波装置的功率模块、级联型高压变频装置的逆变单元功率模块或级联型直流电源装置的斩波功率模块。

以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (10)

1.一种功率模块的故障保护电路，所述的功率模块是由多个功率器件及其反并联二极管连接而成的桥式结构的功率模块，每个功率器件的触发端均由功率器件驱动电路驱动触发；

其特征在于，所述的故障保护电路包括钳位电路，钳位电路连接在功率器件驱动电路与功率器件之间；在所述多个功率器件中，选定部分功率器件为功率模块无旁路或旁路装置严重故障时的自毁功率器件，其余为未选中的功率器件；

在自毁功率器件与其功率器件驱动电路之间设置钳位电路，在未选中的功率器件与其功率器件驱动电路之间不设置钳位电路；或者，在自毁功率器件和未选中的功率器件与其功率器件驱动电路之间均设置钳位电路，并且自毁功率器件的钳位电路的设定阈值低于未选中的功率器件的钳位电路的设定阈值。

2.根据权利要求1所述的一种功率模块的故障保护电路，其特征在于，自毁功率器件与未选中的功率器件的钳位电路设定阈值之差不小于钳位电路中所用器件的最大动作电压误差。

3.根据权利要求1所述的一种功率模块的故障保护电路，其特征在于，所述的功率模块为半桥功率模块，功率器件为两个，两个功率器件串联，然后与直流电容并联，并将直流电容的一端引出作为模块的一条引出线，将两个功率器件的连接点引出作为模块的另外一条引出线；

在所述半桥功率模块的两个功率器件中，选定与所述功率模块的两个引出线之间直接连接的功率器件为功率模块旁路装置严重故障时的自毁功率器件，并在其功率器件驱动电路与功率器件之间设置钳位电路；对另一个功率器件，在其驱动电路中不包含钳位电路。

4.根据权利要求1所述的一种功率模块的故障保护电路，其特征在于，所述的功率模块为半桥功率模块，功率器件为两个，两个功率器件串联，然后与直流电容并联，并将直流电容的一端引出作为模块的一条引出线，将两个功率器件的连接点引出作为模块的另外一条引出线；

在所述半桥功率模块的两个功率器件中，选定与所述功率模块的两个引出线之间直接连接的功率器件为功率模块旁路装置严重故障时的自毁功率器件，在自毁功率器件和未选中的功率器件与其功率器件驱动电路之间均设置钳位电路，并且自毁功率器件的钳位电路的设定阈值低于未选中的功率器件的钳位电路的设定阈值。

5.根据权利要求1所述的一种功率模块的故障保护电路，其特征在于，所述的功率模块为全桥功率模块，功率器件为四个，每两个功率器件串联，两组串联的功率器件并联并与直流电容并联，将两组串联功率器件的两个中间连接点引出作为模块的两个引出线；

在所述全桥功率模块的四个功率器件中，选定与直流电容同一极相连的两个功率器件为功率模块旁路装置严重故障时的自毁功率器件，并在其功率器件驱动电路与功率器件之间设置钳位电路；对另两个功率器件，在其驱动电路中不包含钳位电路。

6.根据权利要求1所述的一种功率模块的故障保护电路，其特征在于，所述的功率模块为全桥功率模块，功率器件为四个，每两个功率器件串联，两组串联的功率器件并联并与直流电容并联，将两组串联功率器件的两个中间连接点引出作为模块的两个引出线；

在所述全桥功率模块的四个功率器件中，选定与直流电容同一极相连的两个功率器件为功率模块旁路装置严重故障时的自毁功率器件，在自毁功率器件和未选中的功率器件与其功率器件驱动电路之间均设置钳位电路，并且自毁功率器件的钳位电路的设定阈值低于未选中的功率器件的钳位电路的设定阈值。

7.根据权利要求1所述的一种功率模块的故障保护电路，其特征在于，所述的功率模块为全桥和半桥连接而成的混合结构功率模块。

8.根据权利要求1所述的一种功率模块的故障保护电路，其特征在于，所述的钳位电路由多个串联的TVS管构成。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种功率模块的故障保护电路，其特征在于，所述的功率模块能够是以下装置中的功率模块，包括：柔性直流输电的换流阀功率模块、级联型无功补偿装置的功率模块、级联型有源滤波装置的功率模块、级联型高压变频装置的逆变单元功率模块或级联型直流电源装置的斩波功率模块。

10.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种功率模块的故障保护电路，其特征在于，所述的功率器件为IGBT、IEGT、晶闸管类全控或半控器件，所述的功率器件驱动电路为IGBT、IEGT、晶闸管类全控或半控器件的驱动电路。

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