12脈沖與IGBT高頻整流器

(e) 不同整流情況下的直流電壓和電流脈沖波形

　　三、IGBT整流器的出現(xiàn)

　　IGBT在UPS中的應(yīng)用最早只限于逆變器。這主要是因?yàn)殡m然IGBT的電流雖然做得比較大，但耐壓等級(jí)尚不足對(duì)付變化很大的電壓范圍，這一拖就是十多年。經(jīng)過這十多年的發(fā)展，IGBT制造技術(shù)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，幾經(jīng)改進(jìn)，已經(jīng)達(dá)到了用于UPS整流器的條件。目前已有一些廠家將IGBT整流的高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS容量做到了200kVA左右。與可控硅相比IGBT的電流容量與耐壓還是有些距離，所以器件的并聯(lián)就成了關(guān)鍵。但任何問題都是可以解決的，這其中就不乏佼佼者，比如GE就將這種高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS容量做到了500kVA，伊頓的更是突破(促銷產(chǎn)品 主營(yíng)產(chǎn)品)了并聯(lián)的禁區(qū)，一舉將9395系列的單機(jī)容量做到了1200kVA，覆蓋了工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS當(dāng)前達(dá)到的全部容量水平。到此就完成了UPS全部IGBT化、高頻化的進(jìn)程。這一改變的意義非常重大，首先它結(jié)束了可控硅多脈沖整流無法達(dá)到的高輸入功率因數(shù)水平的問題，比如它可在半周中有上萬個(gè)整流電流脈沖，如圖3(e)的“IGBT整流電流輸入波形”。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目標(biāo)。

　　有人擔(dān)心IGBT的可靠性問題，實(shí)際上現(xiàn)在的IGBT可靠性比起當(dāng)年第一代全可控硅UPS來情況好多了，那時(shí)的整流器和逆變器都是可控硅器件，而當(dāng)時(shí)的可控硅的水平很原始。不可忽視這幾十年的發(fā)展，當(dāng)年的可控硅可以說是在平地上起步的，而現(xiàn)在的IGBT是在積累了幾十年經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，二者的基礎(chǔ)有本質(zhì)的區(qū)別。具有IGBT整流器的高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS在有的廠家已是成熟的技術(shù)和成熟的產(chǎn)品，并已被指定為軍用產(chǎn)品。由于市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)規(guī)律所致，只是一個(gè)推廣的時(shí)間問題。目前在國(guó)內(nèi)幾百千伏安的全I(xiàn)GBT結(jié)構(gòu)UPS在金融、在電信、在部隊(duì)、在科研、在奧運(yùn)村等很多地方正在服務(wù)運(yùn)行，要正視這個(gè)現(xiàn)實(shí)，切不可忘言“具有IGBT整流的UPS目前只有100kVA以下才是成熟的”這種結(jié)論性的話。甚至有的人把可靠性與先進(jìn)性對(duì)立起來看，說什么：要可靠就用12脈沖整流，要先進(jìn)就用IGBT整流。就好像先進(jìn)就不可靠，可靠就不先進(jìn)。此種說法值得商榷，實(shí)際上不可靠的技術(shù)本身就不是先進(jìn)的，當(dāng)前用在多處的高頻機(jī)結(jié)構(gòu)IGBT整流的UPS運(yùn)行現(xiàn)狀就說明了這個(gè)問題。

　　在UPS中IGBT整流器終究要代替可控硅整流器是不爭(zhēng)的事實(shí)。但不要誤會(huì)成在別的方面也是這樣，比如在高壓電力上可控硅的優(yōu)點(diǎn)是不可忽視的，也是目前其它半導(dǎo)體器件不可代替的?？煽毓杓夹g(shù)和應(yīng)用還在發(fā)展，那是說在別的領(lǐng)域，并不代表UPS中的12脈沖整流器也是發(fā)展方向，即高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS和工頻機(jī)UPS不是兩個(gè)發(fā)展方向，而是只有高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS代替工頻機(jī)UPS一個(gè)方向。

　　是不是IGBT以后也就始終占據(jù)著這個(gè)整流位置呢?也不盡然。任何器件的服務(wù)壽命都不是永恒的。由于可控硅的可控性替代了不可控的普通二極管整流器，又由于可控硅的不可關(guān)斷性又被IGBT所代替，以后還會(huì)由于IGBT的耐壓和電流容量問題被其他器件代替，這就是歷史。比如有一種器件就是類似于IGBT的MOS管與可控硅的結(jié)合器件，既可以有高耐壓、大電流，又具高頻可控功能的器件正待出現(xiàn)，那時(shí)不但在UPS中取代IGBT，而且可能在電力中徹底取代可控硅…這也是歷史發(fā)展的規(guī)律。莫要為IGBT整流器取代12脈沖整流器而耿耿于懷，也不要為IGBT整流器取代12脈沖整流器鳴不平，更不要千方百計(jì)地設(shè)法阻擋這個(gè)潮流。不要模糊人們的視線，向用戶講述真實(shí)情況才是最可貴的。