Desarrollo de semiconductores de potencia: la búsqueda del interruptor ideal
Desde el principio, el desarrollo de los semiconductores de potencia se ha centrado en encontrar el interruptor ideal: uno con las menores pérdidas de conmutación y en estado encendido, la mayor frecuencia de conmutación posible y un circuito de control simple. Si bien las aplicaciones de bajo voltaje se han beneficiado constantemente de los avances, los usuarios de voltaje medio se limitaban a los tiristores de apagado por compuerta (GTO). Sin embargo, la aparición de los IGBT (transistores bipolares de compuerta aislada) para potencias más altas ha traído nuevas esperanzas.
Exploración de ABB: la evolución de GTO a GCT
ABB Suiza exploró nuevos caminos, con el objetivo de aprovechar las ventajas de los IGBT para lograr una mayor potencia y, al mismo tiempo, conservar las ventajas de los GTO. Esta exploración condujo al desarrollo del GCT (tiristor conmutado por compuerta), una evolución del GTO. El GCT introdujo varias mejoras, entre ellas una nueva conexión de compuerta, tecnología avanzada de carcasa, diodos integrados monolíticamente y un circuito de potencia simplificado.
El secreto del GCT: cómo superar los desafíos de control
El GCT resuelve el principal desafío del GTO: el control durante el apagado. Los GTO tradicionales experimentaban inestabilidad durante la transición de estados conductores a no conductores, lo que requería circuitos amortiguadores para lograr estabilidad. El GCT aborda este problema con un enfoque de disco duro, que garantiza un apagado estable y rápido sin la necesidad de circuitos amortiguadores.
Tecnología IGCT: un gran avance en los convertidores de alta potencia
La tecnología IGCT (tiristor conmutado por compuerta integrada) de ABB representa un avance significativo en los convertidores de alta potencia. Al integrar circuitos de accionamiento de baja inductancia, optimizar la tecnología de silicio y mejorar la integración del convertidor, los IGCT ofrecen una serie de ventajas, entre las que se incluyen menores pérdidas, menor tamaño y mayor fiabilidad. La tecnología permite la creación de convertidores modulares y escalables con procesos de desarrollo claros y coordinados.
Integración y diseño modular: el futuro de los convertidores de alta potencia
La tecnología IGCT introduce dos niveles de integración: monolítica en la oblea e híbrida para la periferia del GCT. Esta integración simplifica el diseño del convertidor, reduce el tamaño y mejora la confiabilidad. El enfoque modular también amplía la gama de aplicaciones, con convertidores IGCT capaces de manejar niveles de potencia de 250 kW a 100 MW.
Reducción de la complejidad de los circuitos: simplificación del diseño de convertidores
Los GCT se apagan como transistores, lo que elimina la necesidad de los componentes amortiguadores necesarios en los convertidores GTO. Esta simplificación reduce la complejidad del circuito y los costos generales, lo que hace que los convertidores IGCT sean competitivos con los convertidores IGBT convencionales.
Convertidores IGCT en funcionamiento: fiabilidad comprobada
Los primeros IGCT se instalaron en plantas construidas por ABB, siendo el ejemplo más destacado el interconexión del sistema ferroviario "Bremen" de 100 MW. Estos IGCT han funcionado sin fallos desde 1996, lo que demuestra su fiabilidad superior y su facilidad de conexión en serie.
Las ventajas de la tecnología IGCT: un digno sucesor del GTO
La tecnología IGCT combina las ventajas de los GTO y los IGBT, ofreciendo valores nominales de alto voltaje, bajas pérdidas, alta frecuencia de conmutación y excelente confiabilidad. Con su diseño modular, circuito simplificado y alta eficiencia, la tecnología IGCT está preparada para ser la sucesora ideal de los GTO en aplicaciones de alta potencia.