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。     

集成门极换流晶闸管门极驱动电路

介绍了集成门极换流晶闸管(IGCT)的基本结构,它同时拥有晶体管的关断特性和晶闸管的开通特性,是一种理想的兆瓦级中高压半导体开关器件.IGCT必须结合集成门极驱动电路才能完成硬开通和硬关断,因此门极驱动电路的性能将直接影响器件性能的优劣.具体设计了630A/4500V逆导GCT的驱动电路,并分析了驱动电路的要求和设计原理.     

IGCT驱动关断电路及续流回路参数提取

集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor,IGCT)关断暂态时,其电流迅速由阴极换向到门极,且IGCT反并联二极管因承受正向偏压而导通,故IGCT关断暂态特性受其门极驱动关断电路及其反并联二极管运行特性影响。基于IGCT关断暂态换流机制及反并联二极管的工作原理,提出IGCT关断暂态时门极换流晶闸管(gate commutated thyristor,GCT)、驱动电路与反并联二极管所构成续流回路的等效电路,详细分析反并联二极管不同工况时等效电路结构及其运行特性的变化。结合IGCT关断暂态其端电压及等效电路各支路电流的实验结果,给出IGCT驱动关断电路及续流回路参数的提取方法。通过不同箝位电压与关断电流时实验结果与理论分析的对比,并考虑参数提取结果的一致性,充分证明等效电路与理论分析的正确性及参数提取方法的有效性。     

基于IGCT的大功率变流器的研制

鉴于传统大功率变流器在提高输出电压等级时的可靠性问题,研究一种采用中性点箝位(NPC)的拓扑结构,基于集成门极换流晶闸管(IGCT)器件的提高整机输出电压等级的方法.通过仿真分析了不同杂散参数对IGCT开关特性的影响,设计具有独立式缓冲电路的功率单元,采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,研制出IGCT三电平变流器,...     

基于IGCT的大功率变流器的V/F控制变速试验

基于传统大功率变流器在提高输出电压等级时的可靠性问题,研究一种采用中性点箝位（NPC）拓扑结构,采用集成门极换流晶闸管（IGCT）器件研制出IGCT三电平变流器。结合电压/频率（V/F）控制的变速原理,采用了空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法实现机侧变速,并通过试验验证了V/F控制变速的可靠性及调制算法的可行性。     

新型电力电子器件IGCT工作原理及其应用

阐述了新型功率电力电子器件——集成门极换流晶闸管IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor)的基本工作原理和应用。并且介绍了IGCT-PWM调速系统的空间电压矢量三电平PWM波形生成方法。     

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。     

NPC三电平中压大功率变频器设计

介绍了基于三电平拓扑的大功率中压变频系统,单台容量达8 MV·A,可以多台并联扩展。变频器功率开关器件采用集成门极换流晶闸管IGCT,变频器采用交-直-交背靠背拓扑,整流和逆变部分均为中点钳位NPC三电平结构。整流部分设计为有源前端AFE,可以实现逆变器电能向电网回馈;逆变部分采用转子磁量定向的矢量控制,可以达到高性能的调速指标。所述系统不仅谐波含量小而且具有很好的动态特性和调速精度,适用于调速范围宽的驱动系统。     

集成门极换流晶闸管在电力系统中的应用

阐述了集成门极换流晶闸管（IGCT）的结构特点、基本工作原理,IGCT综合了可关断晶闸管（GTO）和绝缘栅换流晶闸管（IGBT）的优点,它具有成本低、高可靠性、高效率、开关频率高和易于串联等特点。详细讨论了集成门极换流晶闸管（IGCT）在电力系统中的具体应用,由于其优越的性能在中压大功率逆变器领域中正逐渐得到广泛重视,具有广泛的应用前景。     

基于IGCT的大功率NPC逆变器设计仿真与分析

新的门极换流晶闸管IGCT(IntegratedGateCommutatedThyristor)器件,优化的系统设计以及三电平拓扑的应用使大功率逆变器得到巨大的发展。详细描述了1个5MV·A基于IGCT的中点箝拉式NPC(NeutralPointClamped)逆变器的设计、仿真和分析。该逆变器直流母线电压为5kV,使用的IGCT是4.5kV/4.0kA,无关断吸收电路。成本、可靠性和开关特性是此逆变器设计的主要准则。该逆变器在软件包PSIM下仿真,其中IGCT模型是在PSIM下实现的功能型模型,控制算法采用的是空间矢量脉宽调制SVPWM(SpaceVectorPulse鄄WidthModulation)算法。仿真结果中既有逆变器的系统性能,也有单个IGCT的暂态过程。通过仿真结果,详细分析了该逆变器主电路在SVPWM算法控制下的换流过程,重点分析了1个桥臂中各杂散电感位置和定义以及它们对换流过程的影响。最后给出优化的设计规则和方案。     

IGCT中压大功率三电平功率单元试验方法

介绍了一种适用于由集成门极换流晶闸管(IGCT)构成的三电平大功率中压变频系统相功率单元试验方法。根据该方法构成的试验系统由调压器、整流变压器、二极管整流桥、滤波电容、放电回路以及负载电感和电阻构成,测试中负载两端的电压、电流及频率均灵活可控,可以实现功率单元中单个功率器件或桥臂在多种工况下的开关特性试验,以及功率单元温升试验;该方法实现简单,在功率单元温升试验中,电路中主要为无功交换,系统的有功消耗很小。     

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.     

直流输电系统逆阻型IGCT换流阀研究

换相失败是基于晶闸管换流阀的高压直流（HVDC）输电系统常见故障,严重威胁电网安全运行。为有效解决换相失败难题,此处从电力电子器件的基本特性出发,提出了基于逆阻型集成门极换流晶闸管（IGCT）换流阀的换相失败抑制方法和直流输电系统拓扑方案。搭建了系统仿真模型,对比研究了在直流系统逆变侧出现换相失败故障后,采用晶闸管换流阀和逆阻型IGCT换流阀对直流系统的影响情况。仿真结果表明,逆阻型IGCT换流阀对换相失败故障的抑制效果良好。根据目前IGCT器件的研制水平,设计了逆阻型IGCT换流阀,并提出了控制逻辑。基于研究成果,进行了逆阻型IGCT换流阀样机研制。为验证样机性能,搭建了合成试验回路系统,开展了逆阻型IGCT换流阀的通流试验和电流关断试验,试验结果证明IGCT换流阀的设计和研制满足要求。研究结果可为以后直流输电工程的系统研究和换流站关键设备设计提供参考。     

IGCT器件NPC三电平变流器直流限流方法比较分析

集成门极换流晶闸管(IGCT)比GTO和HV-IGBT有更多的优势,被广泛应用于中压大功率传动系统中。在分析了中点钳位三电平逆变器拓扑结构和IGCT结构的基础上,讨论了IGCT逆变器缓冲电路的特点。以仿真的手段对比2种缓冲电路,对缓冲电路的不足提出了解决方案。     

基于平均值等效的IGCT-MMC损耗特性分析与计算

集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor,IGCT)具有通态损耗低、通流能力强等优势,且具有进一步发展的潜力,适合于模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的应用场合.本文描述了平均值等效的方法应用于基于IGCT器件的MM...     

集成门极换向晶闸管在大容量变流装置中的应用研究

电力电子功率器件的的单管容量是大容量变流器装置研究和应用的瓶颈,集成门极换向晶闸管IGCT的出现,促使电气传动控制装置及控制系统不断向控制的高速化、小型化及高效率化等方面发展.介绍了作者研究IGGT串联应用的成果,以及在三电平高压变频器和静止同步补偿器上应用大容量集成门极换向晶闸管的经验,指出了在大容量变流装置中使用集成门极换向晶闸管时要注意的几个关键问题.     

525 kV/3000 MW柔性直流输电IGCT-MMC换流阀研制

基于IGCT的柔性直流输电模块化多电平换流阀(MMC)具有低成本、低损耗、高可靠等潜在优势,在未来陆上大规模新能源送出以及深远海风电并网等应用中具有广阔的前景。在对比集成门极换流晶闸管(IGCT)和绝缘栅型双极晶体管(IGBT)两类功率器件技术性能基础上,介绍了±525 kV/3000 MW柔性直流输电IGCT-MMC换流阀的产品设计。依据IEC 62501标准,完成了IGCT-MMC换流阀产品的第三方见证试验。试验结果表明,所研制的IGCT-MMC换流阀产品技术性能符合设计要求。     

基于集成门极换流晶闸管的中压三电平逆变器的驱动脉冲优化设计及复杂可编程逻辑器件实现

基于IGCT的中压三电平逆变器正被广泛地应用于工业领域。在这些逆变器中,IGCT的PWM驱动脉冲信号在进入门极单元之前需要进行处理,以确保驱动脉冲的死区时间和最小脉宽等设置。该文以MVA三电平逆变器为实例,根据开关器件特性、电路参数和控制要求,给出该逆变器驱动脉冲优化设计过程,包括关键参数计算和实现流程。该文采用双CPLD(复杂可编程逻辑器件)的方式给出驱动脉冲优化的实现流程,并为故障处理提供快速通道。文中给出了CPLD实现的仿真和实验结果,结果表明该驱动脉冲优化设计和实现是逆变器安全可靠工作的有力保证。     

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。     

模拟换流阀长期运行工况的高压大功率晶闸管电热联合老化系统研制

近年来国内多个直流换流站发生严重事故,经调查发现事故起因多为长时间运行的换流阀晶闸管发生不同程度的老化甚至绝缘能力丧失。掌握晶闸管参数退化规律是开展晶闸管运维监测、预防此类事故继续发生的基础。因此为了深入了解换流阀晶闸管老化过程中特性参数退化规律与老化机理,首先需要搭建试验所需的模拟换流阀运行过程的晶闸管老化试验装置。文中首先分析了换流阀晶闸管的实际运行工况,并基于此设计了晶闸管电热联合老化主电路,接着对电路中涉及到的控制单元,包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的驱动电路与晶闸管的触发电路进行设计与搭建,并基于晶闸管的实际运行工况设计了晶闸管结温控制系统。为了获得晶闸管老化过程中特性参数的退化规律,设计了晶闸管漏电流在线监测系统与反向恢复离线测量系统。经过检验,各个模块以及主电路均能够保持长期稳定运行,为换流阀晶闸管的老化试验打下了良好基础。