ABB 3BHB021400R0002  5SHY4045L0004 控制器

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回顾IGCT器件的发展史，要从晶闸管说起。晶闸管自从1957年在美国通用公司诞生以来，经过随后20多年的发展，已经形成了从低压小电流到高压大电流的系列产品，早期的大功率变流器几乎全部采用晶闸管。半个世纪之后，晶闸管凭借其无与伦比的大容量和可靠性、技术成熟性和价格优势，依旧在大功率变频调速、高压直流输电（HVDC）、柔性交流输电（FACTS）等领域中广泛应用。到了20世纪70年代后期，晶闸管的一种派生器件——门极可关断晶闸管（GTO）得到了快速发展。GTO是一种全控型器件，比传统晶闸管具有更大的灵活性，被广泛应用于轧钢、轨道交通等需要大容量变频调速的场合。但是由于GTO的驱动电路十分复杂且功耗很大，在关断时还需要额外的吸收电路，因此随着后来出现的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、IGCT等器件性能不断提升，GTO逐渐被取代。

5SHY4045L0004 3BHB021400R0002 是IGCT(门极换流晶闸管)和集成门极驱动电路的合称，其具有GTO高阻断能力和低通态压降，以及和IGBT相同的开关性能，是一种较理想的兆瓦级、中压开关器件，广泛应用于大功率中压变流器。基本工作原理如下：

当IGCT工作在导通状态时，是一个像晶闸管一样的正反馈开关，其特点是携带电流能力强和通态压降低。在关断状态下，IGCT门--阴极间的pn结提前进入反向偏置，并有效地退出工作，整个器件呈晶体管方式工作，该器件在这两种状态下的等效电路 IGCT关断时，通过打开一个与阴极串联的开关(通常是MOSFET)，使P基极n发射极反偏，从而迅速阻止阴极注入，将整体的阳极电流强制转化成门极电流(通常在lµs内)，这样便把GTO转化成为一个无接触基区的PNP晶体管，消除了阴极发射极子收缩效应。这样，它的最大关断电流比传统GTO的额定电流高出许多。5SHY4045L0004 3BHB021400R0002由于IGCT在增益接近1时关断，因此，保护性的吸收电路可以省去。 由于IGCT内部是在基极开路的状态下以晶体管模式对阳极电流进行关断，可以避免出现所谓的“GTO”状态，关断过程中允许更高的阳极电压上升率，而且关断动作非常可靠因此IGCT兼有晶闸管的低通态压降和高阻断电压，以及晶体管稳定的关断特性，是一种比较理想的大功率半导体开关器件。由于门极驱动电路必须在关断过程中迅速转移所有的阳电流。因此，IGCT设计必须采用电感相当低的门极驱动电路。实际中可根据器件要求采用多层布线印刷线路板。5SHY4045L0004 3BHB021400R0002综上可知IGCT具有以下特点：IGCT环流关断时间时间可降至lµs以内，这为实现简单耐用的高压串联打下基础；由于IGCT能非常均匀的工作，因此可显著减少或忽略吸收电路及逆变器的损耗；由于门极关断电荷较低，可显著降低门极驱动功率。

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