中壓igbt模塊變頻器用電力電子器件的比較

2021-04-02

20世紀80年代可關斷晶閘管模塊GTO的商品化推動了交流調速技術的發展,與SCR對比其屬于自關斷元件,因為取消了強迫換流線路,優化了在交流電力機車中大量選用的逆變器線路,近年來GTO的容量為6000A/6000V,在電力機車調速中大多選用(3000~4000)A/4500V,中壓變頻器功率范圍多在(300~3500)kW以內,屬于較小的功率范圍。GTO開關頻率較低,需要結構復雜的緩沖線路和門極觸發線路,用門極負電流脈沖關斷GTO,其值接近其陽極電流量的1/3,如關斷3000A/4000V的GTO,需750A的門極負脈沖電流,其門極觸發線路要數個MOSFET并接的低電感線路,而相同的高壓igbt模塊僅需5A的導通和斷開電流。

GTO的工作頻率小于500Hz,以1500A/4500V的GTO為例,其開通時間為10μs,斷開時間約需20μs。

硬驅動GTO(IGCT)是斷開增益為1的GTO,GTO制作技術上是由數個小的GTO單元并接而成的,為解決斷開GTO時非均勻斷開和陰極電流收縮效用,減短斷開時間,利用增加負門極電流上升率,在1μs內使負門極電流提升到陽極電流的幅度值而使GTO的門極-陰極快速恢復阻斷。

將GTO外配MOSFET構成的門極驅動器組成IGCT,達到了場控晶閘管模塊的作用,IGCT用的過程中要求開通和斷開過程盡量短,現階段IGCT的最高水平為4000A/6000V,IGCT斷開過程中仍要di/dt緩沖器避免過壓,IGCT以GTO為基礎,其工作頻率應在1kHz之下。
圖112脈波二極管整流輸入選用高壓igbt模塊的三電平MV設備
圖2MV輸出電壓和輸出電流波形(典型的基波電流系數gi=99%)

隨之關斷水平和載流水平的提升 ,高壓igbt模塊以其自保護作用強,不用吸收線路而有著廣闊的應用前景。

傳承公司從2013年逐漸研發和使用低壓igbt模塊,在高壓igbt模塊的研發上也位于領先地位,以現階段用作MV系列產品的1200A/3300Vigbt模塊為例,其柵極發射極電壓僅為15V,觸發功率低,斷開損耗小,di/dt、dv/dt都取得了有效控制,現階段高壓igbt模塊的研發水平為(600~1200)A/6500V,其工作頻率為(18~20)kHz。

【推薦閱讀】
可控硅模塊的工作原理
以上就是傳承電子中壓igbt模塊變頻器用電力電子器件的比較的介紹,傳承電子是一家以電力電子為專業領域的功率半導體模塊制造商,為眾多的企業公司提供功率半導體模塊的定制、生產和加工,同時還給眾多公司提供來料代工或貼牌加工業務。主要產品為各種封裝形式的絕緣式和非絕緣式功率半導體模塊、各種標準和非標準的功率半導體模塊等。

關注微信公眾號,了解更多資訊