Desarrollo de Semiconductores de Potencia: La Búsqueda del Interruptor Ideal
Desde el principio, el desarrollo de semiconductores de potencia se ha centrado en encontrar el interruptor ideal: uno con las pérdidas más bajas en estado de conducción y conmutación, la mayor frecuencia de conmutación posible y un circuito de control sencillo. Mientras que las aplicaciones de bajo voltaje se han beneficiado constantemente de los avances, los usuarios de voltaje medio estaban limitados a los GTO (tiristores de puerta apagable). Sin embargo, la aparición de los IGBT (Transistores Bipolares de Puerta Aislada) para potencias más altas ha traído una nueva esperanza.
La Exploración de ABB: La Evolución del GTO al GCT
ABB Suiza exploró nuevas vías, con el objetivo de aprovechar las ventajas de los IGBT para mayor potencia mientras se mantenían las fortalezas de los GTO. Esta exploración llevó al desarrollo del GCT (Tiristor de Conmutación de Puerta), una evolución del GTO. El GCT introdujo varias mejoras, incluyendo una nueva conexión de puerta, tecnología avanzada de encapsulado, diodos integrados monolíticamente y un circuito de potencia simplificado.
El Secreto del GCT: Superando los Desafíos de Control
El GCT resuelve el desafío principal del GTO: el control durante el apagado. Los GTO tradicionales experimentaban inestabilidad durante la transición de estados conductores a no conductores, requiriendo circuitos snubber para la estabilidad. El GCT aborda esto con un enfoque de accionamiento duro, asegurando un apagado estable y rápido sin necesidad de circuitos snubber.
Tecnología IGCT: Un Salto Cuántico en Convertidores de Alta Potencia
La tecnología IGCT (Tiristor de Conmutación de Puerta Integrada) de ABB representa un avance significativo en convertidores de alta potencia. Al integrar circuitos de accionamiento de baja inductancia, optimizar la tecnología de silicio y mejorar la integración del convertidor, los IGCT ofrecen una serie de beneficios, incluyendo menores pérdidas, tamaño reducido y mayor fiabilidad. La tecnología permite la creación de convertidores modulares y escalables con procesos de desarrollo claros y coordinados.
Integración y Diseño Modular: El Futuro de los Convertidores de Alta Potencia
La tecnología IGCT introduce dos niveles de integración: monolítica en la oblea e híbrida para la periferia del GCT. Esta integración simplifica el diseño del convertidor, reduce el tamaño y mejora la fiabilidad. El enfoque modular también amplía el rango de aplicaciones, con convertidores IGCT capaces de manejar niveles de potencia desde 250 kW hasta 100 MW.
Reduciendo la Complejidad del Circuito: Simplificando el Diseño del Convertidor
Los GCT se apagan como transistores, eliminando la necesidad de componentes snubber requeridos en convertidores GTO. Esta simplificación reduce la complejidad del circuito y los costos generales, haciendo que los convertidores IGCT sean competitivos con los convertidores IGBT convencionales.
Convertidores IGCT en Operación: Fiabilidad Comprobada
Los primeros IGCT se instalaron en plantas construidas por ABB, siendo el ejemplo más destacado la interconexión ferroviaria de 100 MW "Bremen". Estos IGCT han operado sin fallos desde 1996, demostrando su superior fiabilidad y facilidad de conexión en serie.
Las Ventajas de la Tecnología IGCT: Un Sucesor Digno del GTO
La tecnología IGCT combina las fortalezas de los GTO y los IGBT, ofreciendo altas clasificaciones de voltaje, bajas pérdidas, alta frecuencia de conmutación y excelente fiabilidad. Con su diseño modular, circuito simplificado y alta eficiencia, la tecnología IGCT está preparada para ser el sucesor ideal de los GTO en aplicaciones de alta potencia.