5、PEBB(PowerElectricBuildingBlock)
電力電子積木PEBB(PowerElectricBuildingBlock)是在IPEM的基礎上發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,它是依照最優的電路結構和系統結構設計的不同器件和技術的集成。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,還包括門極驅動電路、電平轉換、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。這些系統可以像小型的DC-DC轉換器一樣簡單,也可以像大型的分布式電力系統那樣復雜。一個系統中,PEBB的數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換、能量的儲存和轉換、陰抗匹配等系統級功能,PEBB最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。現在許多國家已能穩定生產8kV/4kA的晶閘管。日本現在已投產8kV/4kA和6kV/6kA的光觸發晶閘管(LTT)。美國和歐洲主要生產電觸發晶閘管。近十幾年來,由于自關斷器件的飛速發展,晶閘管的應用領域有所縮小,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速應用方面仍占有十分重要的地位。預計在今后若干年內,晶閘管仍將在高電壓、大電流應用場合得到繼續發展。
現在,許多生產商可提供額定開關功率36MVA(6kV/6kA)用的高壓大電流GTO。傳統GTO的典型的關斷增量僅為3~5。GTO關斷期間的不均勻性引起的“擠流效應”使其在關斷期間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。另外它的門極驅動電路較復雜和要求較大的驅動功率。到目前為止,在高壓(VBR》3.3kV)、大功率(0.5~20MVA)牽引、工業和電力逆變器中應用得最為普遍的是門控功率半導體器件。目前,GTO的最高研究水平為6in、6kV/6kA以及9kV/10kA。為了滿足電力系統對1GVA以上的三相逆變功率電壓源的需要,近期很有可能開發出10kA/12kV的GTO,并有可能解決30多個高壓GTO串聯的技術,可望使電力電子技術在電力系統中的應用方面再上一個臺階。
7、脈沖功率閉合開關晶閘管
該器件特別適用于傳送極強的峰值功率(數MW)、極短的持續時間(數ns)的放電閉合開關應用場合,如:激光器、高強度照明、放電點火、電磁發射器和雷達調制器等。該器件能在數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、火花間隙開關或真空開關等。
該器件獨特的結構和工藝特點是:門-陰極周界很長并形成高度交織的結構,門極面積占芯片總面積的90%,而陰極面積僅占10%;基區空穴-電子壽命很長,門-陰極之間的水平距離小于一個擴散長度。上述兩個結構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GTO晶閘管相比,它具有許多優良的特性,例如,不用緩沖電路能實現可靠關斷、存貯時間短、開通能力強、關斷門極電荷少和應用系統(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。