从GTO变流器到IGBT变流器看传动技术的发展_二_.pdfVIP

8 6/2006 综述·评论 从GTO 变流器到IGBT 变流器看传动技术的发展 （二） W.Runge（德） 摘 要：铁道机车动车在完成其牵引和运输任务中，传动技术起着决定性的作用。无论是在发挥牵引力方 面，还是在与电网的关系方面，电力电子学和交流传动控制技术都赋予了传动新的特征。GTO技术为交流传动的 发展作出了重要贡献。但最近期间IGBT技术有了长足的发展，其功率和电压应用范围得到了扩大，并逐步取代 GTO。 以德国BR423型城市高速铁路电动车组、BR185型电力机车以及瑞士联邦铁路Re484多流制机车的牵引变流 器为例介绍了IGBT技术的优点和新的潜力。 关键词：交流传动；变流器；电力电子元件；GTO；IGBT W. Runge(Germany) Abstract: Bombardier Transportation for the class-423“S-Bahn” EMUs and for Deutsche Bahn’ of which an eloquent example is to be found on Bombardier’ Re 484). Key words: A.C drive; converter; power electronic element; GTO; IGBT 的要高些，但开关频率较高时，IGBT变流器从空载至 4 IGBT传动技术 满载时的损耗比GTO变流器的要小，因为没有式 （1） IGBT是一种绝缘栅双极型晶体管，利用加在栅极 中与负荷有关的线路损耗。 和发射极之间的电场来控制。导通和关断集电极和发 过流时，IGBT去饱和，电压远大于4 V，损耗功率 射极间输出时，可根据栅极电压特性曲线来控制电流 过大，造成IGBT损坏。为防止过流，门极驱动单元GDU 上升率和电压上升率。IGBT不需要吸收电路，但电流 监控集电极-发射极电压，在临界状态时立即接通关断 和电压同时存在时，IGBT必须承受开关损耗。大功率 电路。与GTO技术采用的防止击穿方式不同，IGBT技 IGBT的开关动作时间为1～2μs。大多数制造商都在致 术用保护关断电路来防止过电流。为防止中间直流环 力于生产无需外接吸收电路的IGBT，这样就可以大大 节的过电压，通过IGBT接入负荷电阻作为瞬间电压限 简化IGBT-SRBG的结构（相对GTO的SRBG而言），但 制器或阻尼电阻。 也保留个别例外，即IGBT有小量的吸收电路。 由于导通电压为正温度系数，IGBT并联电路是热 IGBT在满电流时导通电压约为4 V。虽然这比GTO 稳定的，这也是大功率工作时所需要的。通过并联电 6/2006 从GTO变流器到 IGBT变流器看传动技术的发展 （二） 9 路中的对称阻抗，力求电流尽可能均匀分布。 表1 BR423.1型和BR423.2型电动车组用变流器 相对于压接式平板元件，大功率IGBT也采用了模 参数 GTO IGBT 每台变流器的轮周输出功率/ MW1.2 1.2 块结构。其冷却面和有效装配面绝缘，大大简化了 中间直流环节电压/ V 1 800 1 800 SRBG的结构。1 700 V（用于750 V的轻载近郊运输车 输入电压 （有效值）/ V 2×900 2×900 辆）、3 300 V（用于至1