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1、6/20071变流技术与电力牵引综述·评论中大功率变流技术的发展钱照明，张帆(浙江大学，浙江杭州310027）摘 要：回顾了与中大功率变流技术密切相关的各类功率半导体器件发展历程，详细介绍了当前广泛应用的IGBT,IGCT,IEGT,MTO,碳化硅功率器件及其应用特点。概述了大功率变流技术的基本电路拓扑，介绍了三电平电压源变流器、级联H桥多电平变流器以及矩阵变换器等常用拓扑。并从工业调速系统、铁路牵引系统以及公路牵引系统等实际应用出发，介绍了大功率变流器的最新应用实例，包括混合动力和纯电动汽车的驱动装置等。提出了在大功率变流领域一些
2、有望在未来10年得到提高的关键性技术和需要特别加以关注的发展趋势。关键词：大功率变流技术；大功率电力电子器件；多电平变流器；大功率变流器；应用；综述中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1671-8410(2007)06-0001-07TheStateofArtofMedium&HighPowerConversionTechnologyQIANZhao-ming，ZHANGFan(ZhejiangUniversity,Hangzhou,Zhejiang310027,China)Abstract:Itreviewstheevol
3、utionofvariouspowerelectronicsemiconductordevicesrelatedtothehighpowerconvertiontechnology.IGBT,IGCT,IEGT,MTO,andSICpowerdevicesextendedappliedinindustriesandtheirfeaturesareintroduced.Itoutlinesthebasiccircuittopologiesusedforhighpowerconvertion,suchasthethree-levelvo
4、ltage-sourceconverter,thecascadedH-bridgemulti-levelconverter,andthematrixconverteretc.Basedonthepracticalapplicationsintheindustrialvariablespeedsystem,intherailwaytractionsystem,andinthehighwaytractionsystem,somenovelapplicationexamplesarediscribed.Somekeytechnologie
5、sexpectedtobeadvancedwithinnext10yearsinthisfieldarediscussed,andtheevolutivetrendsneededtopayspecialattentionsareproposed.Keywords:powerconvertertechnology;highpowerelectronicdevices;multi-levelconverter;highpowerconverter;applications;review０引言术的最新发展情况进行了综述。近30年来，中大功
6、率变流技术在变频调速和电力1大功率电力电子器件对中大功率变流器发系统应用领域内的发展非常迅速,应用范围从400V母线展的影响的电动汽车驱动到中压6.0~7.2kV、输出功率范围从早期的大功率变流器，如牵引变流器均基于晶闸100kW～12MW，甚至高达40MW的中压驱动系统。在管，20世纪90年代中期，4.5kV的GTO得到广泛应用，并低压领域，两电平的PWM电压源逆变器技术已经成熟在接下来10年内成为大功率变流器的首选器件。一直并得到广泛的应用。相对于低压领域应用，中压领域的到IGBT的阻断电压达到3.3kV之后，这个局面才得到改逆
7、变器技术还不够成熟，目前还没有一种拓扑能以特变。与此同时，对GTO技术的进一步改进导致了IGCT的别显著的优势占据主导地位，中大功率变流器拓扑研问世，它显示出比传统GTO更加显著的优点。目前的究尚有较大的空间。为此，本文主要对中大功率变流技GTO开关频率大概为500Hz，由于开关性能的提高，收稿日期：2007-08-06IGCT和大功率IGBT的开通和关断损耗相对较低，因此作者简介：钱照明（1939-），男，教授，博士生导师，目前主要研可以工作在1~3kHz的频率范围。究领域：电力电子应用技术，电力电子系统电磁兼容，电力电子系统集成
8、等。不难理解，更高电压、更佳开关性能的大功率器件2中大功率变流技术的发展6/2007的出现，将使大功率应用场合电路简化，降低了故障率IGBT常常封装成模块形式。一个IGBT模块实际包含和成本。对功率器件的发展作一个回顾，有助于我们对很
