高压变频器的功率开关器件

    高压变频器的发展和应用离不开高电压、大电流的电力电子器件，与低压变频器中的功率开关器件相比，高压开关器件最重要的特性就是在阻断状态时能承受高电压。同时，还要求在导通状态下，具有高的电流密度和低的导通压降；在开关状态转换时具有足够短的导通时间和关断时间，并能承受高的di/dt和du/dt。

    目前在高压变频器中得到广泛应用的电力电子器件主要有GTO、IGBT、新型的集成门极换流晶闸管(IGCT)和对称门极换流晶闸管(SGCT)。GTO、IGBT和IGCT艾特贸易网在前面文章中均有介绍，在高压变频器中均有自身的优势，但也存在一定的缺陷。GTO是目前承受电压最高和流过电流最大的全控型器件，而且管压降低，导通损耗小，du/dt耐量高，目前已达6kV/6kA的应用水平。但GTO具有驱动电路复杂且驱动功率大，关断时间长，容易发生局部过热等缺点，限制了它在高压领域中的应用。

   IGBT是后起之秀，输入阻抗高，开关速度快，是电压驱动，驱动功率小，工作频率高，而且耐压高，流过电流大。它是目前功率电力电子装置中的主流器件，目前的应用水平已经达到了3.3kV/1.2kA。其主要缺点是：高压IGBT内阻大，通态压降大，导致导通损耗大，应用于高压领域时，通常需要多个串联使用。

   IGCT又称集成门极换相晶闸管，是在GTO的基础上发展起来的新型复合器件，是一种较为理想的兆瓦级高压开关器件。与MOSFET相比，IGCT通态压降更小，承受电压更高，流过电流更大；与GTO相比，通态压降和开关损耗进一步降低，同时触发电流和通态时所需的门极电流大大减小，有效地提高了系统的开关速度。IGCT采用低电感封装技术，使得其在感性负载下的开通特性得到显著改善。与GTO相比，IGCT的体积更小，便于和反向续流二极管集成在一起，这样就大大简化了电压型逆变器的结构，提高了装置的可靠性。其改进形式之一称为门极换流晶闸管( SGCT)，两者的特性相似，不同之处是SGCT可以双向控制电压，主要应用于电流型高压变频器中。目前，两者，的应用水平均已达到6kV/6kA。