Силовые электронные ключи для схем импульсных регуляторов

Во всех рассмотренных выше схемах импульсных регуляторов могут применяться обычные (не запираемые) тиристоры (SCR). Для закрывания таких тиристоров везде используются схемы встречного напряжения, получаемого от коммутирующего контура. При большой мощности импульсного регулятора габаритные размеры коммутирующего контура становятся слишком большими, а надёжность работы снижается. Чтобы исключить коммутирующие контуры из схем импульсных регуляторов, были разработаны современные силовые электронные ключи.

В настоящее время применяется три типа силовых электронных ключей:

- GTO – полностью управляемые (запираемые) тиристоры;

- IGCT – полностью управляемые тиристоры с встроенной схемой управления;

- IGBT – биполярный транзистор с изолированным затвором.

IGCT – Integrated Gate Commutated Thyristor – называют также интеллектуальным модулем. Его конструктивное исполнение в корпусе press pack при выходе из строя в эксплуатации даёт только пробой, внутреннего обрыва силовой цепи не может быть. Мощность, потребляемая встроенной схемой управления тиристором IGCT (драйвером) составляет от 10 до 100 Вт [10].

В таблице 10.1. представлены сравнительные характеристики силовых электронных ключей, их преимущества и область применения.

Таблица 10.1

Тип прибора	Преимущества	Области применения
Традиционный тиристор (SCR)	Самые низкие потери во включённом состоянии. Самая высокая перегрузочная способность. Высокая надёжность. Легко соединяются параллельно и последовательно.	Привод постоянного тока; мощные источники питания; сварка; плавление и нагрев; статические компенсаторы; ключи переменного тока
GTO	Способность к управляемому запиранию. Сравнительно высокая перегрузочная способность. Возможность последовательного соединения. Рабочие частоты до 250 Гц при напряжении до 4 кВ.	Электропривод; статические компенсаторы; реактивной мощности; системы бесперебойного питания; индукционный нагрев
IGCT	Способность к управляемому запиранию. Перегрузочная способность та же, что и у GTO. Низкие потери во включённом состоянии на переключение. Рабочая частота - до единиц кГц. Встроенный блок управления (драйвер). Возможность последовательного соединения.	Мощные источники питания (инверторная и выпрямительная подстанции линий передач постоянного тока); электропривод (инверторы напряжения для преобразователей частоты и электроприводов различного назначения)
IGBT	Способность к управляемому запиранию. Самая высокая рабочая частота (до 10 кГц). Простая неэнергоёмкая система управления. Встроенный драйвер.	Электропривод; системы бесперебойного питания; статические компенсаторы и активные фильтры; ключевые источники питания