IGCT的状态检测与逻辑控制

谢路耀 金新民 童亦斌 吴学智

（北京交通大学新能源研究所 北京 100044）

1 引言

门极换流晶闸管 GCT(gate commutated thyristor)于1996年由ABB半导体公司研制成功，是一种从门极可关断晶闸管GTO（gate turn-off thyristor）发展而来的大功率半导体开关器件[1-3]。GCT与 GTO的根本区别在于其驱动原理的不同，得益于“硬驱动”技术，GCT的电流能力、开关速度相对 GTO大大提高，且无需GTO复杂的吸收回路，使其迅速取代GTO成为中压大功率场合的首选器件，被广泛应用于交流传动、风力发电变流器和静止同步补偿器（STATCOM）等领域[4-6]。

国内外对IGCT器件的基础研究，多集中在“硬驱动”技术上，旨在提高IGCT的电流关断能力，具体从两个方面展开：一是优化GCT芯片的掺杂与并联胞元的排布，均衡芯片的关断功率密度分布[7,8]；二是选取薄膜电容，增加器件并联数以及优化PCB器件排布[9,10]，甚至把驱动回路就近集成于GCT管壳之内[11]，以降低驱动回路阻抗，提高门极换流能力。

“硬驱动”技术的不断发展，使得GCT的关断能力持续提高，但是，要保证 IGCT的安全稳定运行，仅有可靠的关断性能是远远不够的。在变流装置中，IGCT通常与续流二极管配套使用，二极管的续流导通状态、正向恢复和反向恢复都会对GCT的正常工作产生很大影响，特别是在三电平电路中，随着换流复杂程度的提高，情况显得更为恶劣。目前仅有为数不多的文献对这些特殊工况进行了细致分析，其中文献[12]的分析仅限于两电平变流器，工况也局限于其对GCT关断过程的影响，分析尚不够深入。

本文以三电平电路为例，将……