3BHE023784可控硅模块,PLC顺序控制系统
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IGCT使变流装置在功率、可靠性、开关速度、效率、成本、重量和体积等方面都取得了进展,给电力电子成套装置带来了新的飞跃。IGCT是将GTO芯片与反并联二极管和栅极驱动电路集成在一起,再与其栅极驱动器在外围以低电感方式连接,结合了晶体管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优点,在导通阶段发挥晶闸管的性能,关断阶段呈现晶体管的特性。IGCT具有电流大、电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、损耗低等特点,而且造成本低,成品率高,有很好的应用前景。采用晶闸管技术的GTO是常用的大功率开关器件,它相对于采用晶体管技术的IGBT在截止电压上有更高的性能,但广泛应用的标准GTO驱动技术造成不均匀的开通和关断过程,需要高成本的dv/dt和di/dt吸收电路和较大功率的栅极驱动单元,因而造成可靠性下降,价格较高,也不利于串联。但是,在大功率MCT技术尚未成熟以前,IGCT已经成为高压大功率低频交流器的优选方案。
下图为不对称IGCT的外形图.
IGCT与GTO相似,也是四层三端器件,GCT内部由成千个GCT组成,阳极和门极共用,而阴极并联在一起。与GTO有重要差别的是IGCT阳极内侧多了缓冲层,以透明(可穿透)阳极代替GTO的短路阳极。导通机理与GTO完全一样,但关断机理与GTO完全不同,在IGCT的关断过程中,GCT能瞬间从导通转到阻断状态,变成一个pnp晶体管以后再关断,所以它无外加du/dt限制;而GTO经过一个既非导通又非关断的中间不稳定状态进行转换(即"GTO区"),所以GTO需要很大的吸收电路来抑制重加电压的变化率du/dt。阻断状态下IGCT的等效电路可认为是一个基极开路、低增益pnp晶体管与栅极电源的串联。
自从IGCT诞生以来,由于其具有阻断电压高、容量大、通态损耗低、可靠性高等优点,在工业变频调速、风电并网、轨道交通等领域广泛应用。ABB公司针对中压传动领域的ACS系列变频器以及针对风力发电领域的PCS系列换流器均采用IGCT作为开关器件,并于2017年研制成功了用于轨道交通供电的交交型模块化多电平变换器(MMC)样机;我国株洲中车时代电气股份有限公司(现为株洲中车时代半导体有限公司)生产的IGCT器件也被大量应用于轨道交通领域。