通用变频器主开关器件分类方法探讨

逆变器主开关器件的性能，往往对变频器装置的性能有较关键的影响。通用变频器中最常用的主开关器件都是自关断器件，主要有IGBT、GTO和BJT。目前采用以IGBT为主开关器件的IPM（见1.5节），也成为一种趋势，但仅在小容量变频器中开始采用。

IGBT的性能优于BJT，且容量范围可以覆盖BJT。实际上，BJT通用变频器已不再生产，BJT器件的市场是用于维修原有的设备。但在变频器发展的历史进程中，作为通用变频器的主开关器件，BJT曾经一枝独秀，以致在线运行的大量通用变频器大多都是BJT变频器。所以在研究变频器原理及性能时，我们还必须关注它。

目前生产厂商新出品的通用变频器，大多数都已采用IGBT。短短几年中，IGBT已经发展了几代产品，到目前各器件生产厂商还在不断地改进设计思想和制造工艺，以提高其性能。近两年，日本东芝公司为突破IGBT难于达到4000V以上的难关，开发一种沟道栅结构的IGBT，称为IEGT（Injection Enhanced Gate Tran-sistor）。之所以如此命名，是因为其工作机理与原来意义的IGBT有所不同，主要区别是器件导通时引入了“电子注入增强效应”。

GTO的特点是电压高、电流大，已出现6000V/6000A、11000V/10000A的巨型GTO。目前GTO主要用于高压大容量变频器。原来它在中等容量领域所占有的地位，将被IGBT所取代。各种自关断电力电子器件的性能比较见表2-1。

表2-1 电力电子器件的最新研制水平及其应用范围

（续）

就通用变频器来看，将来将以IGBT变频器为主，BJT变频器不会再有新上市的产品，IPM的应用会逐步增加。(www.xing528.com)

IGBT变频器有如下特点：

（1）可以制成所谓静音式变频器，使负载电动机的噪声降到工频电网供电时的水平。

（2）电流波形更加正弦化，有利于减轻电动机转矩的脉动，并增加低速时的转矩。

（3）用于矢量控制时，动态响应特性更快。

（4）与BJT变频器相比较，更容易制成上限频率较高的变频器。PWM控制方式更简单，可以省去“分段同步调制”的麻烦。

（5）与BJT变频器相比较，驱动功率小，驱动电路简单，整机体积小，重量轻。

IGCT是为克服GTO缺点而开发的，它把门极驱动单元和器件本身集成在一起，所以称集成门极换流晶闸管。它低成本，高可靠，高效率，小体积，高频率。但容量尚不及GTO，开关频率尚不及IGBT。但应用前景十分广阔，竞争力很强。电力电子器件的发展水平及应用范围见表2-1。