IGCT变频器
低压IGBT和高压5SHX1960L0006 3BHB016120R0002 IGBT在高电压变频器中都采用。IGBT具有快速的开关性能,但在高压变频中其导电损耗大,而且需要许多IGBT复杂地串联在一起。对低压IGBT来讲,高压IGBT串联的数量相对要少一些,但导电损耗却更高。元件总体数量增加使变频器可靠性降低、柜体尺寸增大、成本提高。因此高压、大电流变频调速器在IGBT和GTO成熟技术的基础上,有了简洁的方案-IGC。这个优化的技术包含了对GTO的重新设计,使其具有重要的设计突破。新的IGCT引进了快速、均衡换流和内在的低损耗,主要的设计性能含有可靠的阳极设计来达到快速泄流、低损耗薄型硅晶片使切换快速以及使用大功率半导体的集成型门驱动器。
由于IGCT象5SHX1960L0006 3BHB016120R0002 IGBT那样具有快速开关功能,象GTO那样导电损耗低,在高压、大电流各种应用领域中可靠性更高。IGCT装置中所有元件装在紧凑的单元中,降低了成本。5SHX1960L0006 3BHB016120R0002 IGCT采用电压源型逆变器,与其他类型变频器的拓扑结构相比,结构更简单,效率更高。对于4.16kV的变频器,逆变器中需要24个高压IGBT,如使用低压IGBT,则需60个,而同类型变频器若采用IGCT,则只需12个。
优化的技术只需更少的元件,相同电压等级的变频器采用IGCT的数量只需低压IGBT的五分之一。并且,由于IGCT损耗很小,所需的冷却装置较小,因而内在的可靠性更高。更少的元件还意味着更小的体积。因此,使用IGCT的变频器比使用IGBT的变频器简洁、可靠性高。
尽管5SHX1960L0006 3BHB016120R0002 IGCT变频器不需要限制du/dt的缓冲电路,但是IGCT本身不能控制di/dt(这是IGCT的主要缺点),所以为了限制短路电流上升率,在实际电路中常串入适当电抗。整套逆变器由11个元器件组成:6个IGCT(带集成反向二极管),1个电抗,1个钳位二极管,1个钳位电容和1个电阻,一套门极驱动电源。一套3MVA的逆变器外形尺寸仅为780mmx590rnmx333mm,结构紧凑,并且元器件数少、可靠性高、成本低。
有效硅面积小、低损耗、快速开关这些优点保证了IGCT能可靠、高效地用于300 kVA~10MVA变流器,而不需要串联或并联。在串联时,逆变器功率可扩展到100MVA。虽然高功率的5SHX1960L0006 3BHB016120R0002 IGBT模块具有一些优良的特性,如能实现di/dt和dv/dt的有源控制、有源箝位、易于实现短路电流保护和有源保护等。但因存在着导通损耗高、硅有效面积利用率低、损坏后造成开路以及无长期可靠运行数据等缺点,限制了高功率IGBT模块在高功率低频变流器中的实际应用。因此在大功率MCT问世以前,IGCT可望成为高功率高电压变灯。