IGBT與IGCT、IEGT在輕型直流輸電領(lǐng)域的應用對比
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受當前技術(shù)水平限制，IGBT的工作電流相對較小，比較常用的中高壓大功率IGBT有1700V/ 2400A、3300V/1200A、4500V/900 A、6 500 V/600 A等幾種規格，采用單元件的變流器輸出容量一般不超過(guò)1.6 MVA，如要進(jìn)一步增加輸出容量，只能采用元件并聯(lián)或變流器并聯(lián)的方式。無(wú)論是采取元件串聯(lián)或并聯(lián)使用還是采用變流器并聯(lián)的方法，都會(huì )增加系統的復雜性，導致效率和可靠性的降低。
IGCT和GTO相比有著(zhù)更明顯的優(yōu)勢：(1)無(wú)需關(guān)斷吸收電路，可減小變流器的體積和重量，提高變流器的效率和可靠性，降低成本;串聯(lián)使用時(shí)雖需關(guān)斷吸收電路，但體積比GTO的小很多;(2)門(mén)極驅動(dòng)電路集成在IGCT內，對外只有門(mén)極驅動(dòng)供電接口和用于傳輸觸發(fā)信號和反饋狀態(tài)的光纖，可提高變流器抗電磁干擾能力;(3)通態(tài)和關(guān)斷損耗較小。下圖是3.3kV下IGBT、GTO和IGCT對比。
圖1：IGBT與IGCT、GTO對比
通過(guò)上圖對比可以看出：IGCT損耗更少。三種器件的關(guān)斷損耗相差不大，導通損耗IGCT和IGBT相差兩倍，但IGCT驅動(dòng)功率要遠比IGBT大?？傊?，IGBT在較低電壓應用時(shí)，IGBT的導通損耗較低，所以性?xún)r(jià)比高。而IGCT在較高電壓時(shí)性?xún)r(jià)比高。根據使用場(chǎng)合和設計標準，在1800V~3300V兩者之間有重疊。IGBT與電子注入增強柵晶體管IEGT對比
IGBT是一種MOS門(mén)極器件，它的門(mén)極由電壓驅動(dòng)，開(kāi)關(guān)速度高，因此在高頻領(lǐng)域得到了廣泛應用，但它也有一些問(wèn)題，例如工作電壓低，容量小，導通壓降和損耗高，這也限制了它的應用。而IEGT是一種兼備其優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)的新器件。近年來(lái)已經(jīng)形成了商用產(chǎn)品。與傳統器件相比.它具有通態(tài)壓降低，門(mén)極驅動(dòng)電流小，功率密度大，開(kāi)關(guān)損耗小，速度快的優(yōu)點(diǎn)。圖2為IEGT和GTO門(mén)極參數對比，圖3為針對典型規格的4.5KV/3kA IEGT、GTO、IGCT性能對比。
IEGT的優(yōu)越性能決定了它非常適合在各種大功率變流器中使用。IEGT內部已集成了一個(gè)快速的反并聯(lián)二極管，且IEGT具有很寬的安全工作區并能承受較高的dv/dt和di/dt，因此IEGT逆變器無(wú)需陽(yáng)極電抗，只需公用一個(gè)關(guān)斷吸收電路。此外，IEGT門(mén)極驅動(dòng)功率不到lW，門(mén)極驅動(dòng)模塊體積很小。由于IEGT逆變器使用元件數量少，因而可靠性也得到很大提高。其典型特點(diǎn)如下：
●與GTO一樣具有低的導通電壓降;
●與IGBT一樣具有寬的安全工作區;
●門(mén)極采用電壓驅動(dòng)方式;
●較高的工作頻率500-1000Hz;
●高可靠性。綜上比較，IEGT將GTO和IGBT的優(yōu)點(diǎn)集于一身，它具有導通壓降低、工作頻率高、電壓型門(mén)極驅動(dòng)、安全工作區寬、易于串聯(lián)使用等優(yōu)點(diǎn)。從功率等級和電壓等級上來(lái)講，IGCT、IEGT與IGBT的定位遠不相同，IGCT及IEGT主要應用在高壓大容量的場(chǎng)合，IGBT應用在低壓高頻小容量場(chǎng)合。綜上兩節所述，得到如下結論：
●IGCT、IEGT開(kāi)關(guān)頻率都很高，在500-1000Hz之間，雖然遠不及IGBT高，但在很多場(chǎng)合已經(jīng)足夠。
●IGCT是電流脈沖驅動(dòng)，驅動(dòng)功率比較大，但其門(mén)極驅動(dòng)電路集成在IGCT內，對外只有門(mén)極驅動(dòng)供電接口和用于傳輸觸發(fā)信號和反饋狀態(tài)的光纖，驅動(dòng)體積小且簡(jiǎn)易。IEGT是電壓驅動(dòng)型器件，驅動(dòng)功率與IGBT差不多。
●IGCT是晶閘管的復合管，可直接串聯(lián)，因此不必過(guò)多考慮均壓措施。而IGBT在串聯(lián)使用時(shí)應考慮均壓措施。
●IGCT與IEGT導通和關(guān)斷損耗都很低，尤其是IGCT，如果不計驅動(dòng)功率，同電壓等級的IGCT損耗要比IGBT更低。
●對于IGCT和IEGT來(lái)說(shuō)，4.5kV/3kA是較常用的規格，其容量和電壓等級要遠比IGBT大得多，更適合應用在大功率FACTS裝置及大功率傳動(dòng)裝置中
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