IGBT-სა და IGCT-ს შორის ტექნიკური და ფასობრივი შედარება

0. მოკლე შინაარსი

Ეს ნაშრომი წარმოადგენს დეტალურ შედარებას IGBT-სა და IGCT-ს შორის ტექნიკური განსხვავებებისა და სამრეწველო ძალადამატების სისტემებში ხარჯების შესახებ.

Თანამედროვე ელექტროენერგეტიკული ელექტრონიკის სფეროში IGBT (იზოლირებული გეიტის ბიპოლარული ტრანზისტორი) და IGCT (ინტეგრირებული გეიტის კომუტაციის თაირისტორი) ორივე მნიშვნელოვანი ნახსენების მოწყობილობებია, რომლებიც გამოიყენება სიმძლავრის მაღალი დონის გარდაქმნის სისტემებში. მიუხედავად იმისა, რომ ორივე სრულად კონტროლირებადი სიმძლავრის მოწყობილობებია, მათი განსხვავებული ნახსენების სტრუქტურები იწვევს მნიშვნელოვან განსხვავებებს ძაბვის შეძლებაში, დენის შეძლებაში, გადართვის მახასიათებლებში, სისტემის ღირებულებაში და გამოყენება რეგიონები.

1. IGBT-ის ტექნიკური მახასიათებლები

IGBT ამჟამად ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული სიმძლავრის ნახსენების მოწყობილობაა. ის აერთიანებს MOSFET-ების სწრაფი გადართვის მახასიათებლებს და ბიპოლარული ტრანზისტორების დაბალი გამტარობის კონდუქციის კორობილობას. მისი ძირითადი უპირატესობებია მარტივი მართვა, მაღალი გადართვის სიხშირე და მოქნილი მართვის შესაძლებლობა.

IGBT-ის უპირატესობები:

1. მაღალი გადართვის სიხშირე

IGBT შეიძლება მუშაოს შედარებით მაღალ გადართვის სიხშირეებზე, ჩვეულებრივ რამდენიმე კილოჰერცის ან მასზე მაღალ დიაპაზონში. ეს ხდის მას შესაფერებლად იმ აპლიკაციებისთვის, რომლებსაც სჭირდება მაღალი კონტროლის სიზუსტე, გამოსავალი ტალღის ფორმის ხარისხის გაუმჯობესება და ფილტრის ზომის შემცირება.

2. მარტივი გეითის მარეგულირებლის ტექნოლოგია

IGBT იყენებს ძაბვით მარეგულირებლად მოქმედებას ახდენას გეითის ტექნოლოგიას. საჭიროებული გეითის მარეგულირებლის სიმძლავრე შედარებით დაბალია, ხოლო მარეგულირებლის წრედის დიზაინი შედარებით მარტივია. ეს ამცირებს სისტემის განვითარების სირთულეს და ამარტივებს მოდულური აღჭურვილობის დიზაინს.

3. მომწიფებული პროდუქტების ეკოსისტემა

Ათეულობით წლების განმავლობაში განვითარების შედეგად IGBT-მა ჩამოაყალიბა სრული სამრეწველო მომარაგების ჯაჭვი, რომელშიც შედის ჩიპები, მოდულები, მარეგულირებლები და აპლიკაციების ამოხსნები. იგი ფართოდ გამოიყენება აღადგენადი ენერგიის, სამრეწველო მოტორების მარეგულირებლების, ელექტრო ავტომობილების, რკინიგზის ტრანსპორტის, შედუღების მოწყობილობების და სამრეწველო ძაბვის მომარაგების სისტემებში.

IGBT-ს შეზღუდვები:

Თუმცა, IGBT-ს ასევე აქვს ზოგიერთი შეზღუდვა:

• Ერთი მოწყობილობის მიერ მისაღები დენის მოცულობა შეზღუდულია ულტრა მაღალი სიმძლავრის აპლიკაციებში;

• Როგორც სისტემის ძაბვა და სიმძლავრე იზრდება, შეიძლება სჭირდებოდეს მეტი მოწყობილობა თანმიმდევრულად ან პარალელურად შეერთების საჭიროების გამო, რაც სისტემის სირთულეს ამატებს;

• Უწყვეტი მაღალი დენის რეჟიმში გამტარობის კარგვები და თერმული მართვის მოთხოვნები უფრო მნიშვნელოვნები ხდება.

2. IGCT-ის ტექნიკური მახასიათებლები

IGCT არის GTO (გეიტის გამორთვადი თირისტორი) ტექნოლოგიიდან განვითარებული ახალი თაობის მაღალი სიმძლავრის ნახსენები ნახსენები მოწყობილობა. ის აერთიანებს თირისტორების დაბალი გამტარობის კარგვების მახასიათებლებს და სრულად კონტროლირებადი ნახსენები მოწყობილობების მართვადი გამორთვის შესაძლებლობას.

IGCT-ის ძირითადი უპირატესობებია მაღალი ძაბვის მოსახლეობა, განსაკუთრებით მაღალი დენის მოსახლეობა, მაღალი საიმედოობა და დაბალი გამტარობის კარგვები.

IGCT-ის უპირატესობები:

1. განსაკუთრებით მაღალი სიმძლავრის შესაძლებლობა

IGCT შეძლებს გაცილებით მაღალი ძაბვისა და დენის დონეების მოსახლეობას ჩვეულებრივი IGBT მოდულების შედარებით. საშუალო და მაღალი ძაბვის და მაღალი სიმძლავრის გარდაქმნის სისტემებში IGCT შეძლებს საჭიროებული ნახსენები მოწყობილობების რაოდენობის შემცირებას, რაც მთლიანად ამარტივებს სიმძლავრის წრედს.

2. დაბალი გამტარობის კარგვა

Მისი თირისტორზე დაფუძნებული სტრუქტურის გამო, IGCT-ს ძალიან დაბალი ჩართული მდგომარეობის ძაბვის ვარდნა აქვს. ხანგრძლივი მუშაობის დროს მაღალი დენით ის შეძლებს მნიშვნელოვნად შემცირებას ენერგიის კარგვას და გააუმჯობესებს სისტემის სრულ ეფექტურობას.

3. მაღალი სისტემური სანდოობა

Რადგან საჭიროებს ნაკლებ ნახსენებლის მოწყობილობას, ელექტრო კავშირების რაოდენობა და შესაძლო შეცდომის წერტილები შეიძლება შემცირდეს. ეს უპირატესობას აძლევს მაღალი სიმძლავრის სისტემებს, რომლებსაც სჭირდება გრძელი სამსახურის ხანგრძლივობა და მაღალი სანდოობა.

IGCT-ს შეზღუდვები:

IGCT-ს ასევე აქვს რამდენიმე შეზღუდვა:

• Მისი გადართვის სიხშირე ნაკლებია IGBT-ს შედარებით, რაც მის გამოყენებას არ აძლევს საშუალებას მაღალი სიხშირის PWM მარეგულირებლის მოთხოვნებს აკმაყოფილებაში;

• Გეიტის მარეგულირებლის სისტემა უფრო მოთხოვნადია და მოითხოვს დაბალი ინდუქციის, მაღალი შესრულების დიზაინს;

• IGBT-ს შედარებით IGCT-ს მომწოდებლების ბაზა და გამოყენების ეკოსისტემა პატარაა.

3. გამოყენების ღირებულების შედარება

Როდესაც შედარებას ვახდენთ IGBT-სა და IGCT-ს, მნიშვნელოვანია არ გავითვალისწინოთ მხოლოდ ერთი ნახსენებლის ფასი. უნდა გავითვალისწინოთ სრული სისტემის ღირებულებაც, რომელშიც შედის დიზაინის რთულება, ეფექტურობა, გაგრილების მოთხოვნები და სისტემის საერთო ექსპლუატაციის ღირებულება.

3.1 საშუალო და დაბალი სიმძლავრის გამოყენებები

Რამდენიმე კილოვატიდან რამდენიმე მეგავატამდე მოცულობის გამოყენებებისთვის IGBT ჩვეულებრივ უფრო მაღალ ღირებულების ეფექტურობას აძლევს შემდეგი მიზეზებით:

• Დაბალი კომპონენტების ფასი;

• Მარტივი გეით დრაივის დიზაინი;

• Განვითარებული კონტროლის ტექნოლოგია;

• Ფართო ხელმისაწვდომობა და მძლავრი მომარაგების ჯაჭვის მხარდაჭერობა.

Ამიტომ IGBT გახდა საინდუსტრო ინვერტერების, აღადგენადი ენერგიის კონვერტერების, მოტორების მარეგულირებლების და ბევრი სხვა საინდუსტრო სისტემის ძირითადი ამონახსნი.

3.2 მაღალი სიმძლავრის გამოყენებები

Როდესაც სისტემის სიმძლავრე აღწევს ათეულ მეგავატს ან მეტს, IGCT შეიძლება სრული სისტემის ღირებულებაში უპირატესობას მისცეს:

• Ერთი IGCT მოწყობილობა შეძლებს გაცილებით უფრო მაღალი სიმძლავრის მომუშავებას;

• Საჭიროების ნაკლები ნახსენებლის მოწყობილობები;

• Სიმძლავრის წრედი უფრო მარტივდება;

• Გაგრილების სისტემის მოთხოვნების შემცირება;

• Გრძელვადიანი ექსპლუატაციის დანაკარგები შეიძლება იყოს დაბალი.

Მიუხედავად იმისა, რომ IGCT მოწყობილობის ერთეულის ფასი ჩვეულებრივ მაღალია სტანდარტული IGBT მოდული -ზე, IGCT შეძლებს შემოთავაზებას კონკურენტული უპირატესობების შესახებ დიდი სამრეწველო მოწყობილობის სრული ცხოვრების ციკლის ღირებულების (LCC) გათვალისწინებით.

Ტიპური გამოყენებები მოიცავს მაღალი სიმძლავრის რექტიფიკატორულ სისტემებს, საშუალო ძაბვის მძრავებს, ელექტროენერგიის ქსელის მოწყობილობებს, მეტალურგიას, ელექტროლიზს და დიდი მასშტაბის წყალბადის წარმოების სისტემებს.

4. IGBT და IGCT-ს შორის არჩევის პრინციპები

IGBT და IGCT ერთმანეთის მარტივი ალტერნატივები არ არიან. არჩევა მთავარად ეყრდნობა სიმძლავრის დონეს, ექსპლუატაციის პირობებს, გადართვის მოთხოვნებს და ეკონომიკურ ფაქტორებს.

5. კონკლუზია

IGBT წარმოადგენს მაღალი ეფექტურობის, მაღალი სიხშირის და მოდულური ძაბვის ელექტრონიკის ტექნოლოგიის განვითარების მიმართულებას . იგი განსაკუთრებით შესაფერებელია საშუალო სიმძლავრის მოწყობილობებისთვის, რომლებსაც სჭირდება სწრაფი გადართვა და ზუსტი კონტროლი.

IGCT წარმოადგენს ულტრა-მაღალი სიმძლავრის, მაღალი საიმედოობის და დაკარგვების მინიმიზაციის ძაბვის გარდაქმნის ტექნოლოგიის განვითარების მიმართულებას . იგი უნიკალურ უპირატესობას აჩენს იმ მოწყობილობებში, რომლებსაც სჭირდება განსაკუთრებით მაღალი დენი, მაღალი ძაბვა და უწყვეტი ექსპლუატაცია.

IGBT და IGCT შორის არ არსებობს უნივერსალური ჩანაცვლების ურთიერთობა. ოპტიმალური არჩევანი დამოკიდებულია კონკრეტული გამოყენების მოთხოვნებზე. მოწყობილობების წარმოებლებისთვის ნახსენების არჩევანი არ უნდა ეფუძნებოდეს მხოლოდ მოწყობილობის შეძენის ფასს, არამედ უნდა განხილული იყოს სისტემის სრული ეფექტურობა, საიმედოობა, მომსახურების მოთხოვნები და სრული ცხოვრების ციკლის ღირებულება.