10kV 系统中，每个功率单元（子模块）的 IGBT 耐压需≥1.7kV（考虑 2 倍裕量，实际选用 3.3kV 等级模块），通过 “18 个功率单元串联”（每相 6 个）实现 10kV 高压输出（单个单元输出电压≈577V，18 个串联总电压≈10kV）。
模块需通过反向耐压测试（施加 4.5kV 反向电压 1min 无击穿），抵御电网暂态过电压（如雷击产生的 2 倍额定电压冲击）。
额定电流选择：根据装置额定无功容量（如 10Mvar）计算相电流（I = Q/(√3×U) ≈ 577A），IGBT 模块额定电流需≥1.2 倍相电流（选用 650A 等级模块），并满足浪涌电流耐受能力（10ms 内承受 3 倍额定电流，即 1950A）。
封装形式：采用压接式封装（而非焊接式），通过压力接触降低导通电阻（≤1.5mΩ@650A），提升散热效率（热阻≤0.05℃/W），适应高频开关下的温升需求。
装置通过 IGBT 的 PWM（脉冲宽度调制）控制输出电流的相位与幅值：开关频率越高（通常 10~20kHz），电流波形越接近正弦波（THD≤3%），且调节步长越小（如 20kHz 开关频率下，每 50μs 可更新一次输出电流指令）。
10kHz 开关频率下，IGBT 从 “关断” 到 “导通” 的切换时间（t_on）需≤500ns，从 “导通” 到 “关断” 的切换时间（t_off）需≤700ns，确保在 100μs 内完成一次无功指令的执行（从接收指令到输出电流达到目标值）。
采用隔离式栅极驱动器（如 2SC0435T），通过磁隔离（隔离电压≥5kV）实现低压控制信号（15V）与高压侧 IGBT 的安全耦合，避免共模干扰导致的误触发。
栅极电阻动态调节：导通时选用小电阻（5Ω）加速开通（减小 t_on），关断时选用大电阻（15Ω）抑制电压尖峰（dv/dt≤500V/μs），平衡开关速度与电磁兼容性。
导通损耗：由模块饱和压降（V_CE (sat)）决定，选用低饱和压降模块（V_CE (sat)≤1.8V@650A），使导通损耗（P_con = I×V_CE×D，D 为导通占空比）降低 20%。
开关损耗：通过优化栅极电压（开通时 + 15V，关断时 - 10V），将开关损耗（E_on≈50mJ，E_off≈80mJ@10kHz）控制在总损耗的 40% 以内；同时采用 “软开关技术”（如谐振式 PWM），在 IGBT 关断前通过谐振使电流降至零，进一步降低关断损耗。
模块安装在水冷散热板上（流道设计为蛇形，流量≥2L/min），通过 “温差控制”（散热板与模块结温差≤30℃）确保结温≤125℃；水冷系统与 IGBT 结温传感器（NTC）联动，当结温＞110℃时自动提升水流速（最高 3L/min）。
极端工况（如夏季环境温度 40℃）下，通过 “降额运行”（开关频率从 20kHz 降至 15kHz）降低损耗，避免模块过热触发保护停机。
电气参数监测：通过栅极驱动器实时采集 IGBT 的集电极 - 发射极电压（V_CE）、栅极电压（V_GE），当 V_CE 在导通时＞2.5V（正常≤1.8V），判定为模块老化；V_GE 偏离 - 10V±0.5V 时，预警栅极驱动故障。
温度监测：模块内部集成光纤温度传感器（精度 ±1℃），采样频率 1kHz，当结温＞120℃时触发一级告警（降额运行），＞125℃时触发二级告警（紧急停机）。
硬件保护：当检测到 IGBT 短路（短路电流＞4 倍额定电流）时，快速熔断器（响应时间≤5μs）熔断隔离故障模块，同时驱动板立即施加 - 15V 关断电压，避免模块雪崩击穿。
冗余设计：每相功率单元预留 “1 个备用单元”，当检测到某单元 IGBT 故障时，通过旁路开关（晶闸管）将故障单元短接，备用单元在 10ms 内投入运行，确保装置仍能输出 95% 额定容量（仅损失单个单元的 5.5% 容量）。
