IGCT器件在风力发电并网变流器中的应用

IGCT是一种基于GTO结构的新型大功率半导体开关器件。IGCT在电压和功率等级、效率、可靠性以及变流器结构设计等方面具有显著的特点和优势,非常适合大功率变流装置的应用要求。在此,简单介绍了风力发电技术的发展趋势,以及全功率变流风力发电系统的结构和特点。结合IGCT的工作原理和性能,分析了IGCT器件在风力发电并网变流器中的应用;此外,还介绍了国产IGCT器件技术的发展现状和试验情况。     

4000A/4500V系列IGCT器件驱动电路

IGCT是一种新型大功率电力电子器件,其开关控制必须依靠集成门极驱动电路实现。文章首先对IGCT的驱动技术进行了研究,阐述了IGCT开关控制所涉及的硬驱动和门极换流等关键问题。在此基础上,文章完成了4000A/4500V不对称型IGCT器件集成门极驱动电路开发,并通过实验对IGCT驱动技术以及电路设计方案进行了检验,相关技术能够满足4000A/4500V系列IGCT器件驱动的要求。     

大功率牵引变流器IGCT器件损耗模型

集成门极换流晶闸管（IGCT）是保障大功率牵引变流器高效可靠运行的重要元件。IGCT器件开关过程中电压及电流的动态特性极大地影响了大功率变流器系统的稳定运行。研究了不同测试工况对4.5kV/4 kA的IGCT器件动态特性参数的影响,并提出了一种考虑器件电压、电流和温度的IGCT器件损耗数值模型。该模型形式简单、易于实现、具有可推广性,为进一步分析大功率变流器系统损耗及效率特性打下理论基础。     

IGCT重触发设置的研究

集成门极换流晶闸管(IGCT)作为一种新型电流型器件,是在门极可关断晶闸管(GTO)的基础上发展而来。由于IGCT集成了门极换流晶闸管(GCT)和门极驱动电路,具备高压大电流等优点,广泛应用于大功率传动场合。从IGCT的结构特点出发,结合IGCT器件的开通原理及门极驱动电路工作原理,分析了IGCT重触发的必要性,并指出IGCT需要重触发的条件。然后结合中点箝位(NPC)三电平变流器拓扑结构,分析各种工况下重触发的设置,以提高IGCT应用的可靠性和安全性。     

集成门极换向晶闸管开关特性

新型开关器件集成门极换向晶闸管(IGCT)由于其优越的性能在中高压大功率多电平变流器系统中逐渐得到广泛应用.在电力电子仿真软件PSIM中实现的一种适用于高压大功率变流仿真的IGCT功能模型的基础上,建立了IGCT单管实验的仿真模型,分析了IGCT开关特性,特别是该电路中各种杂散参数和缓冲吸收电路中各元件参数对IGCT关断过程的影响,为实际的基于IGCT器件的大功率多电平变流器系统的结构设计和控制提供了重要的理论根据和指导.     

5 kA/4.5 kV IGCT器件特性研究

集成门极换流晶闸管(IGCT)因其功率容量大、通态压降低及浪涌电流大等优势在冶金传动、船舶驱动、直流输电等领域具有巨大的应用潜力。通过优化P基区掺杂分布、使用质子辐照及配套新型门驱等关键技术增强了IGCT门极载流子抽取效率,研制出了一款直径为91 mm的5kA/4.5kV IGCT。此处研究了该器件的阻断、通态及关断特性,采用Silvaco TCAD仿真与试验测试方法分析证实了门极载流子抽出增强技术(CEET)提升了IGCT器件的安全工作区,并通过地面斩波及逆变应用验证了器件的可靠性。     

IGCT的原理性电学模型与动态特性仿真

集成门极换向晶闸管(IGCT)因具有开关速度快、损耗低、容量大、导通管压降低等优越性能而正逐渐广泛地应用于中压大功率领域,但国内外仿真软件中尚无IGCT的器件仿真模型。为此根据IGCT的结构特点、工作原理、额定参数以及外总电学特性,应用两个Hu-Ki模型并联的优化模型及ORCAD建立了IGCT的原理性电学模型,给出了模型的电路图及元件参数,并应用该模型进行了IGCT的动态特性仿真与分析,给出了开通、关断电压和电流波形,关断功率脉冲波形,门极关断电压和电流波形。仿真结果显示仿真的IGCT器件关断时间2μs,关断能量约0.1J,关断时门极反向电流峰值25A,表现出明显的反向抽取作用,与实测波形保持了很好的一致性。该模型意义明确、描述准确、结构简单、仿真速度较快,且有一定的通用性,可用于IGCT器件与简单系统的仿真研究,为IGCT的选择应用、器件匹配与保护电路的设计提供研究手段与设计参考。     

两种IGCT三电平变频产品功率部分的比较

目前在中压兆瓦级变频应用中IGCT器件比GTO和HV-IGBT有更多的综合优势.在兆瓦级变频应用领域,基于IGCT器件的中压变频器产品已经越来越多地得到应用.两家国际知名电气公司ABB和SIEMENS都生产基于中点钳位三电平拓扑的中压变频系列产品.简单介绍了两家公司的电压型中压变频器产品,并试图通过对这两家公司的两种典型产品功率部分的简单比较,来说明两家公司相关产品功率部分的若干技术特点.     

基于Saber的IGCT集总电荷模型研究

在此使用MAST语言在Saber软件中建立了非对称型IGCT的集总电荷模型。应用IGCT通用测试电路测试电路对该模型进行了测试,给出了IGCT开通与关断时的实验与仿真波形,分析了造成两者差异的原因,证明了所建立模型的有效性。在此基础上,将该模型应用在IGCT并联研究中,仿真结果与实际实验中IGCT电流拥挤现象吻合。IGCT集总电荷模型兼顾了器件物理原理与仿真速度,在研究器件并联以及保护方面有一定的指导意义。     

受杂散电感影响的大容量变换器中IGCT关断特性研究

集成门极换流晶闸管(IGCT)是大容量变换器高效可靠运行的重要元件。电路杂散电感会严重地影响IGCT的关断特性，增大器件的电压应力和关断损耗，甚至导致器件损坏。以基于IGCT的12 50 kW/6 kV三电平变频器为例，通过理论分析、仿真和实验，深入研究杂散电感对IGCT关断特性的影响。通过引入影响因子的概念，评估不同支路杂散电感影响的严重程度，据此提出杂散电感的设计原则。结合变换器柜上的单管IGCT测试方案，使得杂散电感和IGCT关断特性的准确预估成为可能，为基于IGCT的大容量变换器的设计和优化提供了重要的指导。     

大功率IGCT三电平变流器空间矢量PWM调制算法

在高压大容量交流传动系统中,由新型开关器件IGCT构成的大功率三电平中点钳位式变流器结构正在被广泛采用.由于IGCT器件具有比较低的开关频率,使得基于IGCT器件的变流器的调制方法与一般的基于IGBT的变流器有很大的不同.本文详细阐述了电压空间矢量PWM方法(SVPWM)在三电平中点钳位式变流器(NPC)中的应用原理,并在一套基于IGCT的7.5MVA大功率三电平中点钳位式变流器上进行了验证,实验结果证实了理论分析的正确性.     

固态限流器中大功率IGCT并联关断保护电路

集成门极换流晶闸管（integrated gate commutated thyristor,IGCT）具有大电流导通损耗低和关断过程快速均匀可靠等特性,在固态限流器（solid state fault current limiter,SSFCL）应用中具有综合优势。为此,针对固态限流器中并联运行的大功率IGCT,通过构建器件的集总电荷仿真模型对其关断过程进行了仿真分析,并结合试验验证深入研究了RC阻容缓冲和压敏电阻保护对并联IGCT关断特性的影响。大电流关断研究结果表明：RC缓冲能进一步缓解并联IGCT关断过程中的电流拥挤现象,降低拖尾电流下降率,减轻器件动态雪崩击穿的剧烈程度;在固态限流器中回路电感和关断电流均比较大的条件下,增加RC缓冲能大幅提高并联器件的关断可靠性。该研究成果可以为并联IGCT有效保护方案的设计提供参考。     

反并联二极管对IGCT关断过程的影响

IGCT是一种基于GTO结构并利用集成门极电路进行硬驱动控制的大功率半导体开关器件.在IGCT关断过程中,其门极换流有可能使反并联在IGCT两端的二极管因正向偏置而导通,从而对IGCT的关断过程产生显著的影响.本文从介绍IGCT工作原理入手,结合解释门极换流过程,对IGCT关断过程中反并联二极管的工作和由此产生的影响进行了分析,并通过实验结果对此进行了验证.     

微电网大功率IGCT变流器重触发问题的研究

随着分布式发电的容量提升,在并网设备方面需要有高压、大容量的开关器件集成门极换流晶闸管(IGCT)逐步开始代替现有的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为变流器的核心器件。以大功率三电平IGCT变流器为研究对象,针对传统IGCT变流器开关器件损耗及重触发等问题,设计了桥臂无损吸收回路应用在三电平电路上;从IGCT的结构特点出发,分析了内部重触发和外部重触发的工作原理以及应用场合,提出内部重触发阈值需合理设置,并通过实验验证了阈值是否设置合理。最后设计了3 MW的IGCT三电平变流器,针对功率组件进行了脉冲实验,针对整机进行了互馈实验,进一步验证了设计的正确性。     

IGCT功能仿真模型及其应用

集成门极换流晶闸管(IntegratedGateCommutatedThyristors,简称IGCT)以其优越的性能,在中、高压大功率变换器领域得到越来越广泛的应用。本文在SIMPLORER仿真平台下建立了IGCT器件的功能仿真模型;介绍了建模原理及模型结构。根据5SHY35L4510型IGCT给出的主要参数进行了电路仿真。根据仿真结果,分析了电路中各参数对器件开关瞬态过程电压、电流的影响。     

大容量全控型压接式IGBT和IGCT器件对比分析：原理、结构、特性和应用

全控型压接式器件是大容量电力电子装备实现功率转换的核心,主要包括以集成门极换流晶闸管(integratedgate commutatedthyristor,IGCT)为代表的晶闸管类器件和以绝缘栅型双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)、注入增强栅极晶体管(injection enhanced gate transistor,IEGT)为代表的晶体管类器件。文中首先介绍并比较IGCT与IGBT(含IEGT)的芯片结构及制作工艺,然后分析对比IGCT与IGBT(含IEGT)的工作原理及封装形式。接着从工作频率、关断能力、动态耐受、器件容量、工作损耗、驱动功率、管壳防爆特性、失效短路特性、器件可靠性等9个角度出发,系统性分析不同全控型压接式器件的工作特性,最后对其应用现状及前景进行概述及展望。     

基于RC阻容吸收的串联IGCT动态均压研究

为了研究串联IGCT关断时暂态特性,建立了串联IGCT的关断电流数学模型,该模型考虑了所串联的同一型号半导体开关器件物理特性存在的细微差异。基于此模型,提出了用微分方程研究串联IGCT电路关断的均压特性的思路。为验证该思路的有效性,建立了基于串联IGCT斩波电路的关断暂态模型,该模型充分考虑了IGCT阻容吸收回路、线路杂散电感对IGCT关断暂态过电压的影响。数值仿真及试验结果表明,该模型能较好地反映串联IGCT关断的均压情况。     

基于IGCT串联的高压变频调速系统

简单介绍了IGCT器件及其在国内外电机拖动中的应用情况,给出了明阳龙源公司在基于IGCT串联的高压变频调速系统方面的研制及其在工业生产中的应用情况。     

基于IGCT串联的高压变频调速系统

简单介绍了IGCT器件及其在国内外电机拖动中的应用情况,给出了明阳龙源公司在基于IGCT串联的高压变频调速系统方面的研制及其在工业生产中的应用情况。     

新型变流器主电路参数的设计

为了提升变流器的性能,应发挥IGBT与IGCT两类不同类型功率开关器件的优点,针对一个桥臂中应用两种不同类型功率器件的变流器,进行了实验验证。结合实例给出IGBT与IGCT的参数匹配,以及直流侧电容和吸收电路的设计方法。该变流器的设计为以后设计变流器提供参考。