การพัฒนาทรานซิสเตอร์กำลัง: การค้นหาสวิตช์ที่สมบูรณ์แบบ

ตั้งแต่เริ่มต้น การพัฒนาทรานซิสเตอร์กำลังมุ่งเน้นไปที่การค้นหาสวิตช์ที่สมบูรณ์แบบ—ซึ่งมีการสูญเสียในสถานะเปิดและการสลับต่ำที่สุด ความถี่การสลับสูงสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และวงจรขับเคลื่อนที่เรียบง่าย ในขณะที่แอปพลิเคชันแรงดันต่ำได้รับประโยชน์จากความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง ผู้ใช้แรงดันกลางถูกจำกัดให้ใช้ GTOs (เกตเทิร์น-ออฟไทริสเตอร์) อย่างไรก็ตาม การเกิดขึ้นของ IGBTs (ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์เกตฉนวน) สำหรับกำลังไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้นำมาซึ่งความหวังใหม่

การสำรวจของ ABB: วิวัฒนาการจาก GTO สู่ GCT

ABB ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ได้สำรวจแนวทางใหม่ โดยมุ่งหวังที่จะใช้ประโยชน์จากข้อดีของ IGBTs สำหรับกำลังไฟฟ้าที่สูงขึ้น ในขณะที่ยังคงรักษาจุดแข็งของ GTOs การสำรวจนี้นำไปสู่การพัฒนา GCT (เกตคอมมิวเตตไทริสเตอร์) ซึ่งเป็นวิวัฒนาการของ GTO GCT ได้นำเสนอการปรับปรุงหลายประการ รวมถึงการเชื่อมต่อเกตใหม่ เทคโนโลยีตัวเรือนขั้นสูง ไดโอดที่รวมแบบโมโนลิธิก และวงจรกำลังที่เรียบง่ายขึ้น

ความลับของ GCT: การเอาชนะความท้าทายในการควบคุม

GCT แก้ไขปัญหาหลักของ GTO คือการควบคุมในระหว่างการปิดสวิตช์ GTO แบบดั้งเดิมประสบปัญหาความไม่เสถียรในช่วงเปลี่ยนจากสถานะนำไฟฟ้าเป็นไม่ได้นำไฟฟ้า จึงต้องใช้วงจรสเนบบ์เพื่อความเสถียร GCT แก้ไขปัญหานี้ด้วยวิธีการขับเคลื่อนแบบฮาร์ดไดรฟ์ ทำให้การปิดสวิตช์มีความเสถียรและรวดเร็วโดยไม่ต้องใช้วงจรสเนบบ์

เทคโนโลยี IGCT: ก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในตัวแปลงกำลังสูง

เทคโนโลยี IGCT (Integrated Gate Commutated Thyristor) ของ ABB เป็นความก้าวหน้าที่สำคัญในตัวแปลงกำลังสูง ด้วยการรวมวงจรขับเคลื่อนที่มีความเหนี่ยวนำต่ำ การปรับปรุงเทคโนโลยีซิลิคอน และการเพิ่มประสิทธิภาพการรวมตัวแปลง IGCT มอบประโยชน์หลากหลาย เช่น การสูญเสียที่ลดลง ขนาดที่เล็กลง และความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น เทคโนโลยีนี้ช่วยให้สามารถสร้างตัวแปลงแบบโมดูลาร์ที่ปรับขนาดได้ พร้อมกระบวนการพัฒนาที่ชัดเจนและประสานงานกัน

การรวมและการออกแบบแบบโมดูลาร์: อนาคตของตัวแปลงกำลังสูง

เทคโนโลยี IGCT นำเสนอการรวมสองระดับ—แบบโมโนลิธิกบนเวเฟอร์ และแบบไฮบริดสำหรับส่วนรอบนอกของ GCT การรวมนี้ช่วยให้ออกแบบตัวแปลงง่ายขึ้น ลดขนาด และเพิ่มความน่าเชื่อถือ วิธีการแบบโมดูลาร์ยังขยายขอบเขตการใช้งาน โดยตัวแปลง IGCT สามารถจัดการกำลังไฟฟ้าตั้งแต่ 250 กิโลวัตต์ถึง 100 เมกะวัตต์

ลดความซับซ้อนของวงจร: การทำให้ออกแบบตัวแปลงง่ายขึ้น

GCT ปิดสวิตช์เหมือนทรานซิสเตอร์ ทำให้ไม่ต้องใช้ส่วนประกอบสเนบบ์ที่จำเป็นในตัวแปลง GTO การทำให้ง่ายขึ้นนี้ช่วยลดความซับซ้อนของวงจรและต้นทุนโดยรวม ทำให้ตัวแปลง IGCT มีความสามารถแข่งขันกับตัวแปลง IGBT แบบดั้งเดิม

ตัวแปลง IGCT ในการใช้งาน: ความน่าเชื่อถือที่พิสูจน์แล้ว

IGCT ตัวแรกถูกติดตั้งในโรงงานที่ ABB สร้างขึ้น โดยตัวอย่างที่โดดเด่นที่สุดคือระบบเชื่อมต่อทางรถไฟ "Bremen" ขนาด 100 เมกะวัตต์ IGCT เหล่านี้ทำงานโดยไม่มีข้อผิดพลาดตั้งแต่ปี 1996 แสดงให้เห็นถึงความน่าเชื่อถือที่เหนือกว่าและความง่ายในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม

ข้อดีของเทคโนโลยี IGCT: ผู้สืบทอดที่คู่ควรของ GTO

เทคโนโลยี IGCT รวมจุดแข็งของ GTO และ IGBTs มอบแรงดันไฟฟ้าสูง การสูญเสียต่ำ ความถี่การสลับสูง และความน่าเชื่อถือยอดเยี่ยม ด้วยการออกแบบแบบโมดูลาร์ วงจรที่เรียบง่าย และประสิทธิภาพสูง เทคโนโลยี IGCT พร้อมที่จะเป็นผู้สืบทอดที่สมบูรณ์แบบของ GTO ในแอปพลิเคชันกำลังสูง