關鍵詞：高壓變頻器；集成門極換相晶閘管；三電平；多重化；PWM整流器

 在低壓變頻調速成熟、并獲得廣泛應用之后，現在不少廠家對中、高壓電機采用變頻調速正在躍躍欲試，猶如十多年前開始推廣應用低壓變頻調速的情勢一樣（在電氣傳動領域，將2.3～10kV習慣上稱作高壓，而與電網電壓相比，只能算作中壓）。然而不像是低壓變頻器，無論哪種產品，它們的主電路形式基本相同，而中、高壓變頻器則到目前為止，還沒有近乎統一的拓撲結構。為此，本文就目前中、高壓變頻器的有關知識作些闡述和介紹，以供選用時進行分析比較。

一、功率開關器件

中、高壓變頻器首先依賴于高電壓、大電流的電力電子器件。目前應用于中、高壓變頻器的電力電子器件主要有下列幾種。

1、GTO

門極可關斷（GTO）晶閘管是目前能承受電壓最高和流過電流的全控型（亦稱自關斷）器件。它能由門極控制導通和關斷，具有電流密度大、管壓降低、導通損耗小、dv/dt耐量高等突出優點，目前已達6kV/6kA的生產水平，最適合大功率應用。但是GTO有不足之處，那就是門極為電流控制，驅動電路復雜，驅動功率大（關斷增益β=3～5）；關斷過程中內部成百甚至上千個GTO元胞不均勻性引起陰極電流收縮（擠流）效應，必須限制dv/dt。為此需要緩沖電路（亦稱吸收電路），而緩沖電路既增大體積、重量、成本，又徒然增加損耗。另外，“拖尾”電流使關斷損耗大，因而開關頻率低。

2、IGBT

絕緣柵雙極晶體管（IGBT）是后起之秀，它是一種復合型全控器件，具有MOSFET（輸入阻抗高、開關速度快）和GTR（耐壓高、電流密度大）二者的優點。柵極為電壓控制，驅動功率小；開關損耗小，工作頻率高；沒有二次擊穿，不需緩沖電路；是目前中等功率電力電子裝置中的主流器件。除低壓IGBT（1700V/1200A）外，已開發出高壓IGBT，可達3.3kV/1.2kA或4.5kV/0.9kA的水平。IGBT的不足之處是，高壓IGBT內阻大，因而導通損耗大；低壓IGBT用于高壓需多個串聯。

2、IGCT和SGCT

在GTO的基礎上，近年開發出一種門極換流晶閘管（GCT），它采用了一些新技術，如：穿透型陽極，使電荷存儲時間和拖尾電流減小，制約了二次擊穿，可無緩沖器運行；加N緩沖層，使硅片厚度以及通態損耗和開關損耗減少；特殊的環狀門極，使器件開通時間縮短且串、并聯容易。因此，GCT除有GTO高電壓、大電流、低導通壓降的優點，又改善了其開通和關斷性能，使工作頻率有所提高。

為了盡快（例如1μs內）將器件關斷，要求在門極PN不致擊穿的－20V下能獲得快于4000A/μs的變化率，以使陽極電流全部經門極極快泄流（即關斷增益為1），必須采用低電感觸發電路（例如門極電路電?lt;5nH）。為此，將這種門極電路配以MOSFET強驅動與GCT功率組件集成在一起，構成集成門極換流晶閘管（IGCT）。其改進形式之一則稱為對稱門極換流晶閘管（SGCT）。兩者具有相似的特性。IGCT還可將續流二極管做在同一芯片上集成逆導型，可使裝置中器件數量減少。中海德 祖工180-5026-1282  

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