Desarrollo de Semiconductores de Potencia: La Búsqueda del Interruptor Ideal
Desde el principio, el desarrollo de semiconductores de potencia se ha centrado en encontrar el interruptor ideal: uno con las menores pérdidas en estado de conducción y conmutación, la frecuencia de conmutación más alta posible y un circuito de control simple. Mientras que las aplicaciones de bajo voltaje se han beneficiado constantemente de los avances, los usuarios de voltaje medio estaban limitados a los GTOs (tiristores de apagado por puerta). Sin embargo, la aparición de IGBTs (transistores bipolares de puerta aislada) para potencias más altas ha traído nueva esperanza.
La Exploración de ABB: La Evolución de GTO a GCT
ABB Suiza exploró nuevas avenidas, con el objetivo de aprovechar las ventajas de los IGBTs para una mayor potencia mientras se mantienen las fortalezas de los GTOs. Esta exploración llevó al desarrollo del GCT (Tiristor Conmutado por Puerta), una evolución del GTO. El GCT introdujo varias mejoras, incluyendo una nueva conexión de puerta, tecnología de alojamiento avanzada, diodos integrados monolíticamente y un circuito de potencia simplificado.
El Secreto del GCT: Superando Desafíos de Control
El GCT resuelve el desafío principal 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 snubber para la estabilidad. El GCT aborda esto con un enfoque de accionamiento duro, asegurando un apagado estable y rápido sin la necesidad de circuitos snubber.
Tecnología IGCT: Un Salto Cuántico en Convertidores de Alta Potencia
La tecnología IGCT (Thyristor de Conmutación de Puerta Integrada) de ABB representa un avance significativo en los convertidores de alta potencia. Al integrar circuitos de control de baja inductancia, optimizar la tecnología de silicio y mejorar la integración de convertidores, los IGCT ofrecen una serie de beneficios, incluyendo pérdidas reducidas, 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 el wafer y híbrida para la periferia del GCT. Esta integración simplifica el diseño del convertidor, reduce el tamaño y mejora la fiabilidad. El enfoque modular también amplía el rango de aplicaciones, con convertidores IGCT capaces de manejar niveles de potencia desde 250 kW hasta 100 MW.
Reduciendo la Complejidad del Circuito: Simplificando el Diseño del Convertidor
Los GCTs se apagan como transistores, eliminando la necesidad de componentes snubber requeridos en convertidores GTO. Esta simplificación reduce la complejidad del circuito y los costos generales, haciendo que los convertidores IGCT sean competitivos con los convertidores IGBT convencionales.
Convertidores IGCT en Operación: Fiabilidad Comprobada
Los primeros IGCT se instalaron en plantas construidas por ABB, siendo el ejemplo más destacado el sistema de interconexión ferroviaria de 100 MW "Bremen". Estos IGCT han funcionado sin fallos desde 1996, demostrando su superior fiabilidad y facilidad de conexión en serie.
Las Ventajas de la Tecnología IGCT: Un Sucesor Digno del GTO
La tecnología IGCT combina las fortalezas de los GTO y los IGBT, ofreciendo altas calificaciones de voltaje, bajas pérdidas, alta frecuencia de conmutación y excelente fiabilidad. Con su diseño modular, circuito simplificado y alta eficiencia, la tecnología IGCT está lista para ser el sucesor ideal de los GTO en aplicaciones de alta potencia.