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電力電子器件的發(fā)展經(jīng)歷了晶閘管（SCR）、可關(guān)斷晶閘管（GTO）、大功率晶體管（GTR）、絕緣柵晶體管（IGBT）等階段，目前，常壓變頻器基本上采用IGBT組成逆變電路，中壓變頻器中由于電路結(jié)構(gòu)的不同，交—直—交變頻器中逆變電路基本上由高壓IGBT、GTO、IGCT等組成，單元串聯(lián)多電平變頻器和中—低—中變頻器型多采用低壓IGBT構(gòu)成。 20世紀(jì)80年代可關(guān)斷晶閘管GTO的商品化促進(jìn)了交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，與SCR相比其屬于自關(guān)斷器件，由于取消了強(qiáng)迫換流電路，簡(jiǎn)化了在交流電力機(jī)車中大量采用的逆變器電路，目前GTO的容量為6000A/6000V，在電力機(jī)車調(diào)速中大多采用（3000～4000）A/4500V，中壓變頻器功率范圍多在（300～3500）kW以內(nèi)，屬于較小的功率范圍。GTO開(kāi)關(guān)頻率較低，需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的緩沖電路和門極觸發(fā)電路，用門極負(fù)電流脈沖關(guān)斷GTO，其值接近其陽(yáng)極電流的1/3，如關(guān)斷3000A/4000V的GTO，需750A的門極負(fù)脈沖電流，其門極觸發(fā)電路需要多個(gè)MOSFET并聯(lián)的低電感電路，而同樣的高壓IGBT僅需5A的導(dǎo)通和關(guān)斷電流。GTO的工作頻率低于500Hz，以1500A/4500V的GTO為例，其開(kāi)通時(shí)間為10μs，關(guān)斷時(shí)間約需20μs。硬驅(qū)動(dòng)GTO（IGCT）是關(guān)斷增益為1的GTO，GTO制造工藝上是由多個(gè)小的GTO單元并聯(lián)而成的，為解決關(guān)斷GTO時(shí)非均勻關(guān)斷和陰極電流收縮效應(yīng)，縮短關(guān)斷時(shí)間，利用增加負(fù)門極電流上升率，在1μs內(nèi)使負(fù)門極電流上升到陽(yáng)極電流的幅值而使GTO的門極－陰極迅速恢復(fù)阻斷。將GTO外配MOSFET組成的門極驅(qū)動(dòng)器組合成IGCT，實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)控晶管的功能，IGCT使用過(guò)程中要求開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程盡可能短，目前IGCT的最高水平為4000A/6000V，IGCT關(guān)斷過(guò)程中仍需要di/dt緩沖器以防過(guò)電壓，IGCT以GTO為基礎(chǔ)，其工作頻率應(yīng)在1kHz以下。隨著關(guān)斷能力和載流能力的提高，高壓IGBT以其自保護(hù)功能強(qiáng)，無(wú)需吸收電路而具有廣闊的應(yīng)用前景。西門子公司從1988年開(kāi)始研制和應(yīng)用低壓IGBT，在高壓IGBT的開(kāi)發(fā)上也處于領(lǐng)先地位，以目前用于MV系列的1200A/3300VIGBT為例，其柵極發(fā)射極電壓僅為15V，觸發(fā)功率低，關(guān)斷損耗小，di/dt、dv/dt都得到了有效控制，目前高壓IGBT的研制水平為（600～1200）A/6500V，其工作頻率為（18～20）kHz。

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