电力半导体器件在变换器中使用时一般都需要保护设计，包括保护监测、保护电路设计和保护策略制定等几个方面。其宗旨是通过检测变换器或者器件的各种状态，在器件进入失效情况之前进行相应的处理，保证变换器和器件的安全稳定运行。

对于电力半导体器件保护设计来说，需要注意以下一些事项：

1）变换器的安全稳定运行是保护系统设计的目标，这里存在稳定和安全两个重要因素。在实际应用中，变换器的持续运行能力和保护系统安全裕度的矛盾应得到充分重视。前者要求变换器不能频繁发生保护动作而降低系统的稳定运行，后者要求变换器不能发生故障损坏而造成系统的停运，解决两者之间矛盾的有效方法是制定迅速、合理、有效的变换器和器件保护设计。

2）器件的保护是变换器的保护系统中最重要部分，一般的保护设计都依赖于保护余量的计算，独立的选择系统的各种保护阈值，此时应用这些方法的保护不是因为设计余量过大造成系统持续运行能力的下降，就是因为阈值设置不合理降低了装置的可靠性，存在失效风险。在一些实际系统中，将不同的保护设计结合起来可以得到更有效的保护措施。比如IGBT失效机制中，电压、电流和损耗之间存在很强的联系，所以在IGBT电压型变换器中，将直流母线过电压、过流和过温三种保护进行综合考虑。

3）要将变换器和器件的保护设计与变换器的其他元素联系起来。包括变换器的拓扑、控制和机械结构等。例如，变换器中的电压和电流传感器同时为控制系统和保护系统服务，其安装位置和选型要兼顾两者的需求。

电力半导体器件保护一般包括保护监测、保护策略和保护动作。(www.daowen.com)

保护监测是通过对器件和器件所在电路的电压、电流、温度等参数的监测，来判断器件的工作状态。

保护策略是根据监测到的参数，进行综合判断然后给出保护动作的时序。最简单的保护策略是单值比较，即当监测到某个参数（比如温度）超过了所设计的阈值，则立即发出保护指令。在实际应用中，为防止在设置阈值附近发生多次保护动作，采用滞环比较的方式。而在过电流和过载的保护策略中还需要时间的信息。另外，一般的保护策略总是存在滤除干扰的功能。

保护动作是根据保护策略的指令来进行相应的开关动作，将变换器和器件带入到一个安全的状态。常见的保护动作是所有开关器件同时进行关断。有一些保护动作还必须存在时序和逻辑组合，即开关器件按照一定的顺序和逻辑来关断。有的保护动作则成为变换器的一种控制方式，比如通过频率的降低这种保护动作来应对变换器过温升行为。需要注意的是保护动作一般都发生在变换器中器件处于失效边缘的状态，保护动作设计不合理，会使器件直接进入失效损坏情况。

在变换器中，电力半导体器件保护中较常见的是过电压、过电流/过载、过温保护等。因为变换器使用的器件不同，这些保护的名称和目标虽然一样，但是具体实施的形式却有很大的差别。举例来说，在IGBT变换器中，很多IGBT模块上都埋入了热阻或者热偶，即使模块上没有提供，在IGBT散热器上也很容易安装，这些热阻或者热偶与主电路之间没有电气连接关系，过温保护电路的设计相对容易很多；而在IGCT变换器中，散热器一般都参与了主电路的电气行为，温度的监测相对复杂。

本节仍以IGBT和IGCT为例，来分析电力半导体器件保护，这些保护在基于其他器件的变换器中并不一定适用。