PDF《IGBT 技术进展及其在柔性直流输电中的应用》

非穿通技术无需对少数载流子寿命进行杀伤就可有 很好的输运效率, 但载流子注入系数比较低.因此 非穿通技术被新的含有缓冲层的新型体结构所代

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1 第4 0卷第6期2016年3月2 5日Vol.40N o .

6 M a r .

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1 6 D O I :

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0 0 / A E P S

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2 替.这种I G B T 现在被不同的供应商命名, 如英飞 凌公司命名其为场中止I G B T( F S G I G B T) , A B B 公 司命名其为软穿通( S P T) , 但其基本原理是一致的. 目前, 科学家又在开展具有 反向阻断型 ( 逆阻型) 功能或具有 反向导通型 ( 逆导型) 功能 的新概念 I G B T 的研究, 以使IGBT的性能进一步优化. I G B T 发展历程中的重要成果如附录A表A1所示[

1 G 2] . 图2 I G B T体结构的演化 F i g .

2 E v o l u t i o no f I G B Tb o d y s t r u c t u r e 结合图2和附录 A 表A1可以看出, 目前国外 I G B T 技术已经从 P T, N P T 发展至第三代 F S G P T, 比较成熟, 且根据不同的应用推出电压等级在600~65

0 0V 的分立器件及模块. 近年来, 国内I G B T 科研与产业化有了飞速的 发展[

3 G 4] .特别是用于电磁炉、 家用电器等的小功率 I G B T 已开始量产.12

0 0V 及以上电压等级的大 功率I G B T 的研究和试用也有了较大的进展.如用 于变频焊机的12

0 0VI G B T 已开始试用[

3 G

4 ] .特别 是, 原中国北车从ABB引进封装线, 具有封装12

0 0~65

0 0V 的I G B T 模块的能力;

原中国南车 成功收购英国丹尼斯公司,并投产8英寸(20.

3 2c m) I G B T 芯片生产线;

国家电网公 司全球能源互 联网研究院已成功研制出12

0 0,

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0 和33

0 0V 系列化I G B T 芯片并开展面向智能电网应 用的封 装技术研究. 可以预见, 高电压、 大功率IGBT器件及 其应用核心技术的完全国产化指日可待.

2 I G B T在柔性直流输电中的应用 随着I G B T 的快速发展, 大大推动了直流输电 的发展, 出现了以电压源换流器( V S C) 和I G B T 为 基础的柔性直流输电技术.柔性直流输电技术可用 于可再生能源并网、 分布式发电并网、 孤岛供电、 大 型城市电网供电等方面[

5 G

6 ] .特别是在风力发电并 网、 海上平台供电和大型城市电网供电方面, 柔性直 流输电系统的综合优势更加明显.国家能源局指 出, 十二五 期间要重点解决大型风电等可再生能 源基地并网的瓶颈问题.为解决新能源并网问题, 世界各国进行了多种尝试.专家表示, 柔性直流输 电是保证新能源接入的最好方式之一[ 7] .

2 0

0 6年, 国内开始研发柔性直流输电系统;

2 0

1 1年, 中国自主研发的上海南汇风电场柔性直流 输电工程投入运行;

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1 3年, 南澳多端柔性直流输 电工程投入运行, 舟山多端柔性直流输电工程即将 运行.柔性直流输电技术凭借其优异的技术特点大 有替传统直流之势, 成为未来直流输电的发展方向, 目前正朝着更高电压、 更大容量、 多端化、 网络化方 向发展.而作为柔性输电的核心设备, 高压大功率 电压源型换流阀目前有3种拓扑: 基于I G B T 器件 直接串联的电压源型换流阀、 基于换流单元串联的 模块化多电平电压源型换流阀和基于压接型I G B T 器件串联与换流单元串联相结合的电压源型换流 阀[

8 G

1 0] . I G B T 在不同换流阀拓扑中的应用及不同 拓扑对I G B T 特性的需求如下.