Desenvolvimento de Semicondutores de Potência: A Busca pelo Interruptor Ideal
Desde o início, o desenvolvimento de semicondutores de potência tem se concentrado em encontrar o interruptor ideal—um com as menores perdas em estado ligado e de comutação, a maior frequência de comutação possível e um circuito de acionamento simples. Enquanto aplicações de baixa tensão têm se beneficiado consistentemente dos avanços, usuários de média tensão estavam limitados a GTOs (Tiristores de Desligamento por Porta). No entanto, o surgimento de IGBTs (Transistores Bipolares de Porta Isolada) para potências mais altas trouxe nova esperança.
A Exploração da ABB: A Evolução de GTO para GCT
ABB Suíça explorou novas avenidas, visando aproveitar as vantagens dos IGBTs para maior potência, mantendo as forças dos GTOs. Essa exploração levou ao desenvolvimento do GCT (Tiristor Comutado por Porta), uma evolução do GTO. O GCT introduziu várias melhorias, incluindo uma nova conexão de porta, tecnologia de habitação avançada, diodos integrados monoliticamente e um circuito de potência simplificado.
O Segredo do GCT: Superando Desafios de Controle
O GCT resolve o principal desafio do GTO—controle durante a desativação. GTOs tradicionais experimentavam instabilidade durante a transição de estados condutores para não condutores, exigindo circuitos snubber para estabilidade. O GCT aborda isso com uma abordagem de acionamento rígido, garantindo uma desativação estável e rápida sem a necessidade de circuitos snubber.
Tecnologia IGCT: Um Salto Quântico em Conversores de Alta Potência
A tecnologia IGCT (Tiristor Comutado por Porta Integrada) da ABB representa um avanço significativo em conversores de alta potência. Ao integrar circuitos de acionamento de baixa indutância, otimizar a tecnologia de silício e aprimorar a integração de conversores, os IGCTs oferecem uma série de benefícios, incluindo perdas reduzidas, tamanho menor e maior confiabilidade. A tecnologia possibilita a criação de conversores modulares e escaláveis com processos de desenvolvimento claros e coordenados.
Integração e Design Modular: O Futuro dos Conversores de Alta Potência
A tecnologia IGCT introduz dois níveis de integração—monolítica no wafer e híbrida para a periferia do GCT. Essa integração simplifica o design do conversor, reduz o tamanho e melhora a confiabilidade. A abordagem modular também amplia a gama de aplicações, com conversores IGCT capazes de lidar com níveis de potência de 250 kW a 100 MW.
Reduzindo a Complexidade do Circuito: Simplificando o Design do Conversor
Os GCTs desligam como transistores, eliminando a necessidade de componentes snubber exigidos em conversores GTO. Essa simplificação reduz a complexidade do circuito e os custos gerais, tornando os conversores IGCT competitivos com os conversores IGBT convencionais.
Conversores IGCT em Operação: Confiabilidade Comprovada
Os primeiros IGCTs foram instalados em plantas construídas pela ABB, sendo o exemplo mais proeminente o sistema ferroviário interligado de 100 MW "Bremen". Esses IGCTs operam sem falhas desde 1996, demonstrando sua superior confiabilidade e facilidade de conexão em série.
As Vantagens da Tecnologia IGCT: Um Sucessor Digno do GTO
A tecnologia IGCT combina as forças dos GTOs e IGBTs, oferecendo altas classificações de tensão, baixas perdas, alta frequência de comutação e excelente confiabilidade. Com seu design modular, circuito simplificado e alta eficiência, a tecnologia IGCT está pronta para ser o sucessor ideal dos GTOs em aplicações de alta potência.