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。     

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和IEGT——适用于STATCOM的新型大功率开关器件

硬驱动概念的出现极大地改进了门极可关断晶闸管（ＧＴＯ）的关断性能,并导致了集成门极换向型晶闸管（ＩＧＣＴ）的出现。ＩＧＣＴ在ＧＴＯ技术的基础上,采用新技术集成了硬驱动门极驱动电路及反并联二析管。使器件不需关断吸收电路、可靠性更高、工作频率更高、易于串联工作．电子注入增强门极晶体管（ＩＥＧＴ）是东芝公司于１９９３年开发出的一代电力电子器件。它具有通态压降低、门极驱动简单、开关损耗小、串联运行容易等诸多优点。ＩＧＣＴ和ＩＥＧＴ的将逐步取代ＧＴＯ广泛应用于中等电压大容量变流器中,文中简要地介绍了ＩＧＣＴ和ＩＥＧＴ的基本结构、工作原理、性能比较,以及在静止补偿器和逆变器中的应用情况。     

浅谈门极可关断(GTO)晶闸管的"硬驱动"技术

文章介绍了门极可关断GTO晶闸管的“硬驱动”技术之优点，分析了“硬驱动”技术作用下GTO晶闸管的工作特点，剖析了“硬驱动”条件下GTO的关断波形，给出了“硬驱动”门极电路的典型结构。     

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.     

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。     

4.5 kV/4.0 kA IGCT的应用研究

针对100Mvar及以上大容量静止同步补偿器(STATCOM)用的串联两只或三只(型号为5SHY 35IA503的4．5kV／4．0kA)集成门极换向晶闸管IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor)的应用进行了研究。设计了可进行6只IGCT串联的实验平台；通过测试波形得出不同条件下IGCT的串联均压特性，结果表明，在串联状态下开关特性一致。文中指出，当电容变小时，IGCT关断过程中的关断速度明显提高，关断损耗也明显减小。     

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。     

新型功率器件（IGCT）的工作原理及其设计技术

阐述了新型功率半导体器件－－集成门极换向型晶闸管ＩＧＣＴ（ＩｎｊｔｅｇｒａｔｅｄＧａｔｅ Ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）的基本工作原理和关键设计技术。ＩＧＣＴ在ＧＴＯ技术的基础上,采用硬驱动技术,集成其门极驱动电路和反并联二极管,省去了吸收电路,兼具ＧＴＯ爱损耗低和ＩＧＢＴ关断均匀的特点。由于其开关频率高,易于串联,故适合在中电压大功率领域使用。     

集成门极换向晶闸管及其组成的大容量PWM变频调速系统

本文分析了新型器件集成门极换向晶闸管（IntegratedGate－CommutatedThyristor）IGCT的原理、采用的新技术（强驱动、缓冲层和透明阳极发射）。介绍了IGCT－PWM调速系统PWM波生成新方法和其它负荷无功功率的补偿。     

IGCT及其逆变电路的PSpice仿真

集成门极换流晶闸管(IGCT)在中压领域的应用越来越广泛。利用PSpice软件包建立了IGCT的单2T-3R模型仿真电路,并基于此模型对中压变频器中的逆变单元,在载波频率为800Hz时的三种情况(不考虑线路杂散电感、考虑较大杂散电感、考虑一种故障情况)进行了仿真和分析。提出IGCT不安装关断吸收电路只是在线路结构紧凑、杂散电感较小的场合：否则要加装关断吸收电路。     

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.     

IGCT的状态检测与逻辑控制

门极驱动单元是集成门极换流晶闸管(IGCT)的重要组成部分。除了完成强触发导通与门极换流关断外,门极驱动单元还必须具备可靠的工作状态检测与逻辑控制功能。本文将从门极换流晶闸管(GCT)芯片的基本结构与IGCT驱动的基本原理出发,结合工业上广泛应用的NPC三电平拓扑,分析不同工况下GCT门阴极电位变化的基本机理,以及各个工况对门极驱动逻辑控制的要求。最后设计了一种带有精确状态检测功能的门极驱动单元,并在一个自主研发的NPC三电平功率模块上进行了功能测试。实验得到了各个工况下IGCT换流过程与门极驱动单元检测电路的实际波形,验证了门极驱动单元具有优异的状态检测与逻辑控制功能。     

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。     

逆变器中杂散电感对IGCT端部电压的影响

为了分析逆变器中杂散电感对集成门极换相晶闸管（Integrated Gate Commucated Thyristor,简称IGCT）端部电压的影响,利用PSpice软件包建立了IGCT的2T-3R子电路模型,得出了考虑逆变电路中杂散电感影响的IGCT端部电压仿真波形。分析对比后可知,在杂散电感较大的情况下,尤其是换流回路杂散电感较大时,会使IGCT输出端产生过电压,严重时会使IGCT击穿。通过安装关断吸收电路,可以有效地降低IGCT的端部过电压。     

高压IGCT缓冲电路的仿真与实验研究

针对6kV/1000kW高压变频器中集成门极换流晶闸管(Integnated Gate Commutation Thyristor,简称IGCT)的串联缓冲电路进行了设计.在分析串联缓冲电路的同时,计算了吸收电容和吸收电阻的取值范围.而后,对缓冲电路进行了PSIM仿真和试验,通过仿真和试验波形的比较,验证了缓冲电路的工作效果.结果表明,吸收电容和吸收电阻的取值合适,能够对IGCT起到很好的保护.     

基于D-FACTS的无功补偿与谐波抑制研究

1 D—FACTS的组成特点和主要作用 作为FACTS技术在配电系统应用的延伸——D—FACTS技术已成为改善电能质量的有力工具。功率可关断晶闸管（简称GTO）是目前应用D—FACTS装置的核心器件,价格昂贵并易损坏。因此每个GTO元件能否安全、可靠运行直接关系到D—FACTS装置的应用效果。GTO的可靠性主要与主电路、GTO保护及GTO门极驱动电路等因素有关。由于GTO元件是由无数个GTO晶元并联构成,因此为了保证GTO能可靠的开通和关断,要求驱动功率足够大,以尽量使所有GTO晶元能够同时导通和关断,否则先导通的晶元将可能因过电流而被烧坏,     

基于非对称IGCT的PWM整流器换流分析与试验

基于非对称集成门极换流晶闸管(IGCT)的脉宽调制(PWM)整流器具有可靠性高、导通损耗小和易于实现有功与无功解耦控制的优点,是高压输电线路直流融冰的新选择。针对非对称IGCT的PWM整流器,根据不同状态的换流阀承受电压,建立了整流器的等值分析电路。基于等值分析电路,开展了换流阀的换流分析,研究了存在的过电流关断电压峰值。在此基础上,提出了换流阀的参数设计方法,研制了基于IGCT的换流阀,搭建了过电流关断试验和串联均压试验的试验平台,开展了物理试验研究,结果表明,所设计的参数满足IGCT安全工作要求,而且具有良好的动态和静态均压效果。     

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。     

高压大容量静止同步补偿器功率开关器件选用分析

在电力电子装置中,大功率开关器件很大程度上决定设备的技术经济指标.以南方电网35 kV/±200 Mvar链式静止同步补偿器(STATCOM)工程应用为背景,介绍了电子注入增强门极晶体管(IEGT)的基本结构、工作原理和性能特性分析,并与绝缘栅双极性晶体管(IGBT)与集成门极换向晶闸管(IGCT)的参数进行对比,阐述了基于IEGT的功率相模块结构及工作原理,并对其进行了试验验证.试验结果表明IEGT具有优越性,可作为高压大容量STATCOM功率开关器件的首选.所得结论经南方电网STATCOM实际工程应用验证,可供高压大容量STATCOM设计借鉴.