IGBT va IGCT o‘rtasidagi texnik va narxlar solishtirilishi

0. Qisqacha tavsif

Ushbu maqola sanoat quvvat tizimlarida IGBT va IGCT o‘rtasidagi texnik farqlar hamda narxlarni batafsil solishtirishni taqdim etadi.

Zamonaviy kuchli elektronika sohasida IGBT (izolyatsiyalangan geytli bipolar tranzistor) va IGCT (integratsiyalangan geytli kommutatsiyalangan tiristor) — yuqori quvvatli aylanish tizimlarida qo'llaniladigan ikkita asosiy yarimo'tkazgichli qurilmadir. Ikkalasi ham to'liq boshqariladigan kuchli qurilmalar bo'lsada, ularning turli yarimo'tkazgichli tuzilmalari kuchlanish doirasi, tok doirasi, o'chirish/yoqish xususiyatlari, tizim narxi va ariza meyoralar.

1. IGBT texnik xususiyatlari

IGBT hozirda eng keng tarqoq kuchli yarimo'tkazgichli qurilmalardan biridir. U MOSFETlarning yuqori tezlikdagi o'chirish/yoqish xususiyatlarini bipolar tranzistorlarning past o'tkazuvchanlik yo'qotish xususiyatlari bilan birlashtiradi. Asosiy afzalliklari — oddiy boshqaruv, yuqori o'chirish/yoqish chastotasi va moslashuvchan boshqaruv qobiliyati.

IGBT afzalliklari:

1. Yuqori o'chirish/yoqish chastotasi

IGBT nisbatan yuqori qo‘shish chastotalarida ishlay oladi, odatda bir necha kHz yoki undan yuqori diapazonda. Bu uning yuqori boshqaruv aniqligini talab qiladigan, chiqish to‘lqin shaklini yaxshilaydigan va filtrlarning o‘lchamini kamaytiradigan ilovalarga mos kelishini ta’minlaydi.

2. Oddiy darvoza boshqaruv texnologiyasi

IGBT kuchlanish bilan boshqariladigan darvoza boshqaruv texnologiyasidan foydalanadi. Talab qilinadigan darvoza boshqaruv quvvati nisbatan past, shuningdek, boshqaruv sxemasi loyihasi solishtirma oddiy. Bu tizimni ishlab chiqish murakkabligini kamaytiradi va modulli uskunalar loyihalashini osonlashtiradi.

3. Yetilgan mahsulot ekotizimi

O‘nlab yillik rivojlanishdan so‘ng IGBT chip, modullar, boshqaruv qurilmalari va dasturiy yechimlar kabi to‘liq sanoat etkazib berish zanjirini shakllantirgan. U qayta tiklanadigan energiya, sanoat elektr dvigatellari, elektr avtomobillar, temir yo‘l transporti, payvandlash uskunalari va sanoat quvvat manbalarida keng qo‘llaniladi.

IGBT cheklovlari:

Biroq, IGBT ham ba’zi cheklovlarga ega:

• Yagona qurilmaning tok sig‘imi juda yuqori quvvatli ilovalarda cheklangan;

• Tizim kuchlanishi va quvvati oshganda, tizim murakkabligini oshirish uchun ko'proq qurilmalarga ketma-ket yoki parallel ulanish talab qilinishi mumkin;

• Doimiy yuqori tok rejimida o'tkazuvchanlik yo'qotishlari va issiqlikni boshqarish talablari yanada muhimroq ahamiyat kasb etadi.

2. IGCT texnik xususiyatlari

IGCT — GTO (Geyt bilan o'chiriladigan tiristor) texnologiyasidan rivojlangan yangi avlod yuqori quvvatli yarimo'tkazgich qurilmasi. U tiristorlarning past o'tkazuvchanlik yo'qotishlarini to'liq nazorat qilinadigan yarimo'tkazgich qurilmalarining boshqariladigan o'chirish qobiliyatini birlashtiradi.

IGCT ning asosiy afzalliklari — yuqori kuchlanishga chidamlilik, juda yuqori tokga chidamlilik, yuqori ishonchlilik va past o'tkazuvchanlik yo'qotishlaridir.

IGCT afzalliklari:

1. A'lo yuqori quvvatli qobiliyat

IGCT oddiy IGBT modullarga nisbatan ancha yuqori kuchlanish va tok darajalarini qo'llab-quvvatlay oladi. O'rta kuchlanishli va yuqori quvvatli aynaldirish tizimlarida IGCT talab qilinadigan yarimo'tkazgich qurilmalar sonini kamaytirib, umumiy quvvat sxemasini soddalashtiradi.

2. Past do‘konda yo‘qotishlar kam

IGCT tiristor asosida qurilganligi sababli, u juda past o‘tkazuvchanlikdagi kuchlanish tushishi (on-state voltage drop)ga ega. Uzoq muddat yuqori tokda ishlaganda bu quvvat yo‘qotishlarini sezilarli darajada kamaytiradi va umumiy tizim samaradorligini oshiradi.

3. Yuqori tizim ishonchliligi

Kamroq yarimo‘tkazgichli qurilmalar talab etilgani uchun elektr ulanishlar soni va ehtimoliy avariya nuqtalari kamayadi. Bu uzun muddatli foydalanish va yuqori ishonchlilikni talab qiladigan yuqori quvvatli tizimlarga afzallik beradi.

IGCTning cheklovlariga:

IGCTning bir nechta cheklovlari ham mavjud:

• Uning qo‘zg‘atish chastotasi IGBTdan past bo‘lib, yuqori chastotali PWM boshqaruvi talab qilinadigan ilovalarga mos kelmaydi;

• Geyt boshqaruv tizimi talablari yuqori bo‘lib, past induktivlikli, yuqori samarali loyiha talab qiladi;

• IGBT bilan solishtirganda, yetkazib beruvchilar bazasi va ilovalar ekotizimi kichikroq.

3. Qo‘llanilish xarajatlari taqqoslash

IGBT va IGCT ni solishtirishda faqat bitta yarimo'tkazgichli qurilmaning narxini hisobga olmaslik kerak. Umumiy tizim narxi — bu loyiha murakkabligi, samaradorlik, sovutish talablari va foydalanish muddati davomida ishlash narxi hamda boshqa omillar ham hisobga olinishi kerak.

3.1 O'rta va past quvvatli qo'llanishlar

Bir necha kilovatt dan bir necha megavatt gacha bo'lgan quvvatli qo'llanishlar uchun IGBT odatda quyidagilar tufayli yuqori narx-samaradorlikni ta'minlaydi:

• Komponentlarning arzonroq narxi;

• Oddiy geyt haydovchi loyihasi;

• Rivojlangan boshqaruv texnologiyasi;

• Keng tarqalganlik va kuchli etkazib berish zanjiri qo'llab-quvvatlashi.

Shuning uchun IGBT sanoat inversiyalari, qayta tiklanadigan energiya konvertorlari, dvigatel haydovchilari va ko'plab sanoat quvvat tizimlari uchun asosiy yechim bo'lib qolgan.

3.2 Yuqori quvvatli qo'llanishlar

Tizim quvvati o'nlab megavatt yoki undan yuqori darajaga yetganda IGCT umumiy tizim narxida afzalliklarga ega bo'lishi mumkin:

• Yagona IGCT qurilmasi ancha yuqori quvvatni boshqara oladi;

• Yarimo'tkazgichli qurilmalarga bo'lgan ehtiyoj kamayadi;

• Quvvat sxemasi soddalashadi;

• Sovutish tizimiga bo'lgan talablar kamaytirilishi mumkin;

• Uzoq muddatli ishlashda yo'qotishlar kamroq bo'lishi mumkin.

IGCT qurilmasining birlik narxi odatda standart IGBT moduli , lekin katta sanoat jihozlari uchun umumiy hayot davri xarajatlari (LCC) hisobga olinsa, IGCT raqobatbardosh afzalliklarni taklif qilishi mumkin.

Odatdagi qo'llanilish sohalari: yuqori quvvatli to'g'rilagich tizimlari, o'rta kuchlanishli dvigatellar, elektr tarmog'i jihozlari, metallurgiya, elektroliz va keng ko'lamli vodorod ishlab chiqarish tizimlari.

4. IGBT va IGCT o'rtasidagi tanlash prinsiplari

IGBT va IGCT bir-birining oddiy almashtiruvchilari emas. Tanlov asosan quvvat darajasi, ishlash sharoitlari, qo'shimcha talablar va iqtisodiy jihatlar asosida amalga oshiriladi.

5. Xulosa

IGBT quyidagilarning rivojlanish yo'nalishini ifodalaydi: yuqori samaradorlik, yuqori chastotali va modulli quvvat elektronikasi texnologiyasi u bu, tez qo‘shilish va aniq boshqaruvni talab qiladigan o‘rta quvvatli qo‘llanmalar uchun ayniqsa mos keladi.

IGCT — bu ultra-yuqori quvvatli, yuqori ishonchlilikli va past yo‘qotishli quvvat konvertatsiya texnologiyasining rivojlanish yo‘nalishi . U juda yuqori tok, yuqori kuchlanish va uzluksiz ishlashni talab qiladigan qo‘llanmalarda noyob afzalliklar taqdim etadi.

IGBT va IGCT o‘rtasida universal almashtirish munosabati mavjud emas. Eng yaxshi tanlov aniq qo‘llanma talablarga bog‘liq. Qurilma ishlab chiqaruvchilari uchun yarimo‘tkazgichlarni tanlash faqat qurilmaning sotib olish narxiga asoslanmasligi kerak; balki umumiy tizim samaradorligi, ishonchliligi, texnik xizmat ko‘rsatish talablari va umumiy hayot davri xarajatlari ham hisobga olinishi kerak.