Desenvolvimento de semicondutores de potência: a busca pelo switch ideal
Desde o início, o desenvolvimento de semicondutores de potência se concentrou em encontrar o switch ideal — um com as menores perdas de estado ligado e 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 (Gate Turn-Off thyristors). No entanto, o surgimento de IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) para potências mais altas trouxe uma nova esperança.
Exploração da ABB: A evolução do GTO para o GCT
A ABB Switzerland explorou novos caminhos, visando alavancar as vantagens dos IGBTs para maior potência, mantendo os pontos fortes dos GTOs. Essa exploração levou ao desenvolvimento do GCT (Gate Commutated Thyristor), uma evolução do GTO. O GCT introduziu várias melhorias, incluindo uma nova conexão de gate, tecnologia avançada de alojamento, 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 o desligamento. Os GTOs tradicionais experimentaram instabilidade durante a transição de estados condutores para não condutores, exigindo circuitos snubber para estabilidade. O GCT aborda isso com uma abordagem de disco rígido, garantindo desligamento estável e rápido sem a necessidade de circuitos snubber.
Tecnologia IGCT: Um salto quântico em conversores de alta potência
A tecnologia IGCT (Integrated Gate Commutated Thyristor) 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 do conversor, os IGCTs oferecem uma gama de benefícios, incluindo perdas reduzidas, tamanho menor e maior confiabilidade. A tecnologia permite 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 — monolítico no wafer e híbrido 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 projeto do conversor
GCTs desligam como transistores, eliminando a necessidade de componentes snubber requeridos 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 usinas construídas pela ABB, com o exemplo mais proeminente sendo o sistema ferroviário interligado de 100 MW "Bremen". Esses IGCTs têm operado sem falhas desde 1996, demonstrando sua confiabilidade superior e facilidade de conexão em série.
As vantagens da tecnologia IGCT: um sucessor digno do GTO
A tecnologia IGCT combina os pontos fortes dos GTOs e IGBTs, oferecendo classificações de alta 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 a sucessora ideal dos GTOs em aplicações de alta potência.