Desenvolvimento de Semicondutores de Potência: A Busca pelo Interruptor Ideal
Desde o início, o desenvolvimento de semicondutores de potência tem se concentrado em encontrar o interruptor ideal—um com as menores perdas no estado ligado e na comutação, a maior frequência de comutação possível e um circuito de acionamento simples. Enquanto as aplicações de baixa tensão sempre se beneficiaram dos avanços, os usuários de média tensão estavam limitados aos GTOs (tiristores Gate Turn-Off). No entanto, o surgimento dos IGBTs (Transistores Bipolares de Porta Isolada) para potências maiores trouxe uma nova esperança.
Exploração da ABB: A Evolução do GTO para o GCT
ABB Suíça explorou novas possibilidades, visando aproveitar as vantagens dos IGBTs para potências maiores, mantendo os pontos fortes dos GTOs. Essa exploração levou ao desenvolvimento do GCT (Tiristor com Comutação de Porta), uma evolução do GTO. O GCT introduziu várias melhorias, incluindo uma nova conexão de porta, tecnologia avançada de encapsulamento, diodos integrados monoliticamente e um circuito de potência simplificado.
O Segredo do GCT: Superando os Desafios de Controle
O GCT resolve o principal desafio do GTO—o controle durante o desligamento. Os GTOs tradicionais apresentavam instabilidade na transição do estado condutor para o não condutor, exigindo circuitos snubber para estabilidade. O GCT resolve isso com uma abordagem de acionamento rígido, garantindo desligamento estável e rápido sem a necessidade de circuitos snubber.
Tecnologia IGCT: Um Salto Quântico em Conversores de Alta Potência
A tecnologia IGCT (Tiristor Integrado com Comutação de Porta) da ABB representa um avanço significativo em conversores de alta potência. Ao integrar circuitos de acionamento de baixa indutância, otimizar a tecnologia de silício e aprimorar a integração do conversor, os IGCTs oferecem uma série de benefícios, incluindo redução de perdas, tamanho menor e maior confiabilidade. A tecnologia possibilita a criação de conversores modulares e escaláveis com processos de desenvolvimento claros e coordenados.
Integração e Design Modular: O Futuro dos Conversores de Alta Potência
A tecnologia IGCT introduz dois níveis de integração—monolítica na pastilha e híbrida para a periferia do GCT. Essa integração simplifica o design do conversor, reduz o tamanho e melhora a confiabilidade. A abordagem modular também amplia a gama de aplicações, com conversores IGCT capazes de lidar com níveis de potência de 250 kW a 100 MW.
Reduzindo a Complexidade do Circuito: Simplificando o Design do Conversor
Os GCTs desligam como transistores, eliminando a necessidade de componentes snubber exigidos em conversores GTO. Essa simplificação reduz a complexidade do circuito e os custos gerais, tornando os conversores IGCT competitivos com os conversores IGBT convencionais.
Conversores IGCT em Operação: Confiabilidade Comprovada
Os primeiros IGCTs foram instalados em usinas construídas pela ABB, sendo o exemplo mais destacado o sistema ferroviário interligado "Bremen" de 100 MW. Esses IGCTs operam sem falhas desde 1996, demonstrando sua superior confiabilidade e facilidade de conexão em série.
As Vantagens da Tecnologia IGCT: Um Sucessor à Altura do GTO
A tecnologia IGCT combina as forças dos GTOs e IGBTs, oferecendo altas tensões nominais, baixas perdas, alta frequência de comutação e excelente confiabilidade. Com seu design modular, circuito simplificado e alta eficiência, a tecnologia IGCT está pronta para ser o sucessor ideal dos GTOs em aplicações de alta potência.