5、PEBB(PowerElectricBuildingBlock)
電力電子積木PEBB(PowerElectricBuildingBlock)是在IPEM的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的可處理電能集成的器件或模塊。PEBB并不是一種特定的半導體器件,它是依照的電路結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的不同器件和技術(shù)的集成。典型的PEBB上圖所示。雖然它看起來很像功率半導體模塊,但PEBB除了包括功率半導體器件外,還包括門極驅(qū)動電路、電平轉(zhuǎn)換、傳感器、保護電路、電源和無源器件。PEBB有能量接口和通訊接口。通過這兩種接口,幾個PEBB可以組成電力電子系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以像小型的DC-DC轉(zhuǎn)換器一樣簡單,也可以像大型的分布式電力系統(tǒng)那樣復雜。一個系統(tǒng)中,PEBB的數(shù)量可以從一個到任意多個。多個PEBB模塊一起工作可以完成電壓轉(zhuǎn)換、能量的儲存和轉(zhuǎn)換、陰抗匹配等系統(tǒng)級功能,PEBB重要的特點就是其通用性。
6、超大功率晶閘管
晶閘管(SCR)自問世以來,其功率容量提高了近3000倍。現(xiàn)在許多國家已能穩(wěn)定生產(chǎn)8kV/4kA的晶閘管。日本現(xiàn)在已投產(chǎn)8kV/4kA和6kV/6kA的光觸發(fā)晶閘管(LTT)。美國和歐洲主要生產(chǎn)電觸發(fā)晶閘管。近十幾年來,由于自關(guān)斷器件的飛速發(fā)展,晶閘管的應用領(lǐng)域有所縮小,但是,由于它的高電壓、大電流特性,它在HVDC、靜止無功補償(SVC)、大功率直流電源及超大功率和高壓變頻調(diào)速應用方面仍占有十分重要的地位。預計在今后若干年內(nèi),晶閘管仍將在高電壓、大電流應用場合得到繼續(xù)發(fā)展。
現(xiàn)在,許多生產(chǎn)商可提供額定開關(guān)功率36MVA(6kV/6kA)用的高壓大電流GTO。傳統(tǒng)GTO的典型的關(guān)斷增量僅為3~5。GTO關(guān)斷期間的不均勻性引起的“擠流效應”使其在關(guān)斷期間dv/dt必須限制在500~1kV/μs。為此,人們不得不使用體積大、昂貴的吸收電路。另外它的門極驅(qū)動電路較復雜和要求較大的驅(qū)動功率。到目前為止,在高壓(VBR》3.3kV)、大功率(0.5~20MVA)牽引、工業(yè)和電力逆變器中應用得為普遍的是門控功率半導體器件。目前,GTO的研究水平為6in、6kV/6kA以及9kV/10kA。為了滿足電力系統(tǒng)對1GVA以上的三相逆變功率電壓源的需要,近期很有可能開發(fā)出10kA/12kV的GTO,并有可能解決30多個高壓GTO串聯(lián)的技術(shù),可望使電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用方面再上一個臺階。
7、脈沖功率閉合開關(guān)晶閘管
該器件特別適用于傳送極強的峰值功率(數(shù)MW)、極短的持續(xù)時間(數(shù)ns)的放電閉合開關(guān)應用場合,如:激光器、高強度照明、放電點火、電磁發(fā)射器和雷達調(diào)制器等。該器件能在數(shù)kV的高壓下快速開通,不需要放電電極,具有很長的使用壽命,體積小、價格比較低,可望取代目前尚在應用的高壓離子閘流管、引燃管、火花間隙開關(guān)或真空開關(guān)等。
該器件獨特的結(jié)構(gòu)和工藝特點是:門-陰極周界很長并形成高度交織的結(jié)構(gòu),門極面積占芯片總面積的90%,而陰極面積僅占10%;基區(qū)空穴-電子壽命很長,門-陰極之間的水平距離小于一個擴散長度。上述兩個結(jié)構(gòu)特點確保了該器件在開通瞬間,陰極面積能得到100%的應用。此外,該器件的陰極電極采用較厚的金屬層,可承受瞬時峰值電流。
8、新型GTO器件-集成門極換流晶閘管
當前已有兩種常規(guī)GTO的替代品:高功率的IGBT模塊、新型GTO派生器件-集成門極換流IGCT晶閘管。IGCT晶閘管是一種新型的大功率器件,與常規(guī)GTO晶閘管相比,它具有許多優(yōu)良的特性,例如,不用緩沖電路能實現(xiàn)可靠關(guān)斷、存貯時間短、開通能力強、關(guān)斷門極電荷少和應用系統(tǒng)(包括所有器件和外圍部件如陽極電抗器和緩沖電容器等)總的功率損耗低等。