集成门极换流晶闸管

集成门极换流晶闸管IGCT（Integrated Gate-Commutated Thyristor）有的厂家也称为GCT（Gate-Commutated Thyristor）,即门极换流晶闸管，是20世纪90年代后期出现的新型电力电子器件。IGCT将IGBT与GTO的优点结合起来，其容量与GTO相当，但开关速度比GTO快10倍，而且可以省去GTO应用是庞大而复杂的缓冲电路，只不过其所需的驱动功率仍然很大。目前，IGCT正在与IGBT以及其他新型器件激烈竞争，试图最终取代GTO在大功率场合的位置。

《晶闸管换流阀》内容为:特高压直流输电是实施我国"西电东送"战略的重要措施。国家电网公司特高压建设部策划组织国网直流工程建设有限公司监造代表处编写了《特高压直流输电工程换流站主设备监造手册》(简称《手册》)，以向家坝-上海±800kV特高压直流输电示范工程(简称向上直流工程)设备制造为依托，用以指导特高压直流设备的现场监造。《手册》包括《换流变压器和平波电抗器》、《晶闸管换流阀》、《直流控制保护系统》三个分册。《晶闸管换流阀》为《晶闸管换流阀》，描述了特高压换流阀的型式、主要参数和特点，按全过程监造的流程，从监造依据、设计审查、制造过程、试验以及存栈等方面详细介绍了开展监造工作的内容、具体的监造方法和手段。在附录中给出了向上直流工程换流阀的技术规范、送端复龙换流站和受端奉贤换流站的例行试验和型式试验项目及具体参数，不仅可供向上直流工程监造人员监造时采用，也为今后其他特高压工程监造提供了典型参数。

使可关断晶闸管根据信号的要求导通或关断的门极控制电路。用于控制电力电子电路中的可关断晶闸管的通断。对可关断晶闸管门极驱动电路的一般要求是：当信号要求可关断晶闸管导通时，驱动电路提供上升率足够大的正门极脉冲电流,其幅度视晶闸管容量不同在0.1到几安培的范围内变化，其宽度应保证可关断晶闸管可靠导通；当信号要求可关断晶闸管关断时，驱动电路提供上升率足够大的负门极脉冲电流，脉冲幅度要求大于可关断晶闸管阳极电流的五分之一，脉冲宽度应大于可关断晶闸管的关断时间和尾部时间。

结构与工作原理可关断晶闸管门极驱动电路(图1）包括门极开通电路和门极关断电路。某些场合还包括虚线所示的门极反偏电路，以增加抗干扰能力。门极开通电路为可关断晶闸管提供开通时的正门极脉冲电流。图2a是一种门极开通电路，当导通信号电压是高电平时，晶体管G1导通，其发射极电流即作为触发电流流入可关断晶闸管门极。门极关断电路为可关断晶闸管提供关断时的负门极脉冲电流。图2b是一种门极关断电路，当关断信号来时，晶闸管G2导通。负电压E2通过G2加到可关断晶闸管的门极，抽取门极电流。当可关断晶闸管T关断后,门极恢复阻断，门极电流降为零，G2也恢复阻断。图2c是完整的双电源门极驱动电路。

分类根据对驱动可关断晶闸管的特性或容量、应用的场合、电路电压、工作频率、要求的可靠性和价格等方面的不同要求，有各式各样的门极驱动电路。

图3是单电源可关断晶闸管门极驱动电路。输入导通信号时，G1导通，产生正门极脉冲电流,使可关断晶闸管导通。这时电容器C充上了左正右负的电压。输入关断信号时，G1关断，G2导通，电容电压通过G2抽取可关断晶闸管的门极电流，使可关断晶闸管关断。这种电路的特点是电路简单，仅需一组驱动电路的电源。但导通信号的时间不能太短，否则电容上储存的能量太小，不足以关断可关断晶闸管。

图4是脉冲减窄的门极开通电路,用以减少门极损耗。可关断晶闸管导通后,能自行维持导通，门极正脉冲电流失去作用、在保证晶闸管可靠导通的前提下，尽可能减小正触发脉冲的宽度。当导通信号电压是高电平时，晶体管G1导通。G1的发射极电流通过电阻R，稳压管W提供G2的基极电流。G2进入放大状态,它的发射极电流即是可关断晶闸管T的正门极脉冲电流。当T导通后，二极管D的阴极电位低于阳极电位，D导通，将G1所有的发射极电流引入T的阳极，G2截止，T 的门极电流降为零。这种电路既实现了正触发脉冲的减窄，又无碍于变流器的正常工作。

为了用同一个控制电路控制不同电位的可关断晶闸管或为了保证控制电路的安全，需将控制电路和可关断晶闸管门极之间用光耦合器件或脉冲变压器进行电位隔离。光耦合器是小功率器件，它的输出信号经放大后才能驱动可关断晶闸管。光耦合器隔离的门极驱动电路常用于中小功率的可关断晶闸管驱动；在大功率的可关断晶闸管应用中，门极关断电流往往很大，达几百安。如不用变压器进行阻抗变换，相对于门极阻抗而言，门极电路的电压很低，很难确保关断脉冲电流的上升率，所以在大功率可关断晶闸管的门极关断电路中，常用脉冲变压器进行电位隔离。

图5是一种用脉冲变压器隔离的门极驱动电路。输入导通信号时，用互补的高频信号驱动晶体管G1和G2,在变压器TM1中产生一个交流高频方波电压，经二极管D1、D2整流后，为可关断晶闸管提供一个正的门极驱动电流。输入关断信号时，晶体管G3导通,变压器TM2副边感生出下正上负的电压，这个电压通过R1和R2分压加到晶闸管G4的门极,G4导通，负电压通过G4加到可关断晶闸管的门极，抽取负门极电流，使可关断晶闸管关断。