Développement des semi-conducteurs de puissance : la quête de l'interrupteur idéal
Depuis le début, le développement des semi-conducteurs de puissance s'est concentré sur la recherche de l'interrupteur idéal — celui avec les pertes en conduction et en commutation les plus faibles, la fréquence de commutation la plus élevée possible, et un circuit de commande simple. Alors que les applications basse tension ont constamment bénéficié des avancées, les utilisateurs moyenne tension étaient limités aux GTO (thyristors à commande par grille). Cependant, l'émergence des IGBT (transistors bipolaires à grille isolée) pour des puissances plus élevées a apporté un nouvel espoir.
L'exploration d'ABB : l'évolution du GTO au GCT
ABB Suisse a exploré de nouvelles voies, visant à tirer parti des avantages des IGBT pour des puissances plus élevées tout en conservant les points forts des GTO. Cette exploration a conduit au développement du GCT (thyristor à grille commutée), une évolution du GTO. Le GCT a introduit plusieurs améliorations, notamment une nouvelle connexion de grille, une technologie de boîtier avancée, des diodes intégrées monolithiquement, et un circuit de puissance simplifié.
Le secret du GCT : surmonter les défis de commande
Le GCT résout le principal défi du GTO — le contrôle lors de la coupure. Les GTO traditionnels subissaient une instabilité lors de la transition de l'état conducteur à l'état non conducteur, nécessitant des circuits d'amortissement pour la stabilité. Le GCT aborde ce problème avec une commande en mode dur, assurant une coupure stable et rapide sans besoin de circuits d'amortissement.
La technologie IGCT : un bond quantique dans les convertisseurs haute puissance
La technologie IGCT (thyristor à grille commutée intégrée) d'ABB représente une avancée significative dans les convertisseurs haute puissance. En intégrant des circuits de commande à faible inductance, en optimisant la technologie du silicium, et en améliorant l'intégration du convertisseur, les IGCT offrent une gamme d'avantages, notamment des pertes réduites, une taille plus compacte, et une fiabilité accrue. Cette technologie permet la création de convertisseurs modulaires et évolutifs avec des processus de développement clairs et coordonnés.
Intégration et conception modulaire : l'avenir des convertisseurs haute puissance
La technologie IGCT introduit deux niveaux d'intégration — monolithique sur la plaquette et hybride pour la périphérie du GCT. Cette intégration simplifie la conception des convertisseurs, réduit leur taille, et améliore leur fiabilité. L'approche modulaire étend également la gamme d'applications, les convertisseurs IGCT pouvant gérer des puissances allant de 250 kW à 100 MW.
Réduction de la complexité des circuits : simplification de la conception des convertisseurs
Les GCT s'éteignent comme des transistors, éliminant le besoin de composants d'amortissement requis dans les convertisseurs GTO. Cette simplification réduit la complexité des circuits et les coûts globaux, rendant les convertisseurs IGCT compétitifs avec les convertisseurs IGBT conventionnels.
Convertisseurs IGCT en fonctionnement : fiabilité éprouvée
Les premiers IGCT ont été installés dans des usines construites par ABB, l'exemple le plus marquant étant l'interconnexion ferroviaire de 100 MW "Bremen". Ces IGCT fonctionnent sans défaillance depuis 1996, démontrant leur fiabilité supérieure et leur facilité de connexion en série.
Les avantages de la technologie IGCT : un digne successeur du GTO
La technologie IGCT combine les forces des GTO et des IGBT, offrant des tensions élevées, de faibles pertes, une fréquence de commutation élevée, et une excellente fiabilité. Avec sa conception modulaire, son circuit simplifié, et sa haute efficacité, la technologie IGCT est prête à être le successeur idéal des GTO dans les applications haute puissance.