1. 痛點(diǎn)問題

由于絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）具有驅(qū)動(dòng)功率小而且驅(qū)動(dòng)電路簡單、開關(guān)速度快并且損耗小、飽和壓降低、耐壓高、電流大等優(yōu)點(diǎn)，在柔性直流電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)有的MMC換流閥裝備均是采用IGBT開關(guān)器件進(jìn)行設(shè)計(jì)。事實(shí)上，IGBT于二十世紀(jì)八十年代初誕生，在九十年代得到飛速發(fā)展。然而傳統(tǒng)的焊接式IGBT容量較小、可靠性較低且失效后呈斷路特性，因此早期的IGBT主要應(yīng)用于中低壓領(lǐng)域，直至壓接式IGBT誕生之后才開始在高壓、大功率電力電子換流器當(dāng)中得到應(yīng)用。IGBT器件的容量從最早的600V/6A級(jí)別逐漸提升，迄今為止已經(jīng)達(dá)到了4.5kV/3kA的水平。IGCT誕生于1996年，由于其核心GCT芯片是由晶閘管改進(jìn)而來，因此天然具備晶閘管大容量、高可靠性的特點(diǎn)。IGCT器件在2000年便已經(jīng)達(dá)到了4.5kV/4kA的水平，相比之下壓接式IGBT直至2012年才達(dá)到相同的功率等級(jí)，隨著六英寸IGCT器件在未來投入使用，IGCT在容量上仍將對(duì)IGBT保持較大優(yōu)勢。

另外，盡管IGBT優(yōu)勢突出，但是相比電流型器件，仍然存在通態(tài)壓降大、可靠性低、制造成本高等問題，具有很多改進(jìn)的空間。尤其是在海上風(fēng)電柔性高壓直流輸電系統(tǒng)中，所使用的開關(guān)器件數(shù)量非常大，若能改進(jìn)IGBT器件的特性，進(jìn)一步提高效率和可靠性、減小成本，將會(huì)具有巨大的吸引力和應(yīng)用前景。

2. 解決方案

模塊化多電平變換器（MMC）的多電平調(diào)制大幅降低了功率器件開關(guān)頻率，為集成門極換流晶閘管（IGCT）的應(yīng)用帶來了契機(jī)。相比IGBT，IGCT的通態(tài)壓降和成本可降低達(dá)到1/3以上，并且IGCT具有非常強(qiáng)大的浪涌電流、短路失效和防爆能力，無需增加輔助電路便可實(shí)現(xiàn)冗余和防爆，確保柔直輸電系統(tǒng)免維護(hù)的高可靠需求。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)更高電壓、更大功率、更高效率和可靠性的柔性直流輸電系統(tǒng)具有重要意義和廣闊的應(yīng)用前景。