自50年代未第一只晶閘管問世以來,電力電子技術開始登上現代電氣傳動技術舞臺,以此為基礎開發(fā)的可控硅整流裝置,是電氣傳動領域的一次革命,使電能的變換和制從旋轉變流機組和靜止離子變流器進入由電力電子器件構成的變流器時代,這標志著電力電子的誕生。進入7O年代晶閘管開始形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產品,普通晶閘管不能自關斷的半控型器件,被稱為第一代電力電子元器件。隨著電力電子技術理論研究和制造工藝水平的不斷提高,電力電子器件在容易和類型等方面得到了很大發(fā)展,是電力電子技術的又一次飛躍,先后研制出GTR.GTO,功率MOSFET等自關斷全控型第二代電力電子器件。而以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件,開始向大容易高頻率、響應快、低損耗方向發(fā)展。而進入90年代電力電子器件正朝著復臺化、標準模塊化、智能化、功率集成的方向發(fā)展,以此為基礎形成一條以電力電子技術理論研究,器件開發(fā)研制,應用滲透性,在國際上電力電子技術是競爭最激烈的高新技術領域。
一、電力電子器發(fā)展回顧
整流管是電力電子器件中結構最簡單,應用最廣泛的一種器件。目前已形成普通型,快恢復型和肖特基型三大系列產品,電力整流管對改善各種電力電子電路的性能,降低電路損耗和提高電流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美國通用電氣GE公司研制出第一個工業(yè)用普通晶閘管開始,其結構的改進和工藝的改革為新器件開發(fā)研制奠定了基礎,在以后的十年間開發(fā)研制出雙向,逆變、逆導、非對稱晶閘管,至今晶閘管系列產品仍有較為廣泛的市場。
上世紀7O年代研制出GTR系列產品,其額定值已達1.8kV/0.8kA/2kHZ,0.6kV/0.003kA/100kHZ,它具有組成的電路靈活成熟,開關損耗小、開關時間短等特點,在中等容量、等頻率的電路中應用廣泛,而作為高性能,大容量的第三代絕緣柵型雙極性晶體管IGBT,因其具有電壓型控制,輸入阻抗大、驅動功率小,開關損耗低及工作頻率高等特點,其有著廣闊的發(fā)展前景。而IGCT是最近發(fā)展起來的新型器件,它是在GTO基礎上發(fā)展起來的器件,稱為集成門極換流晶閘管,也有人稱之為發(fā)射極關斷晶閘管,它的瞬時開關頻率可達20kHZ,關斷時間為1s,dildt4kA/ms,du/dtl0—20kV/ms,開關時間<2ks導通壓降3600A時,2.8V,開關頻率>1000Hz。