摘要：集成門極換流晶閘管(IGCT)作為一種新型電流型器件，它是在門極可關斷晶閘管(GTO)基礎上發展而來的。由于IGCT集成了門極換流晶閘管(GCT)和門極驅動電路，具備高壓大電流等優點，故廣泛應用于大功率場合。IGCT器件的特殊性，決定了它應用于電壓源型變流器時有特別之處。這里從IGCT的結構特點出發，結合IGCT器件的開通原理及門極驅動電路工作原理，分析了IGCT的重觸發機理，并指出IGCT需要重觸發的必要性。進而通過介紹在IGCT驅動板中實現重觸發的方法，提出內部重觸發閾值需合理設置的結論。為正確設置重觸發閩值，提出一種實驗方案來模擬在電壓源型逆變器中IGCT需重觸發的工作情況。實驗結果表明，此方案可驗證內部重觸發閾值是否設置合理，從而提高IG CT應用的可靠性和安全性。
關鍵詞：電壓型逆變器；晶閘管；驅動電路；內部重觸發

1 引言
IGCT集成了GCT和門極驅動電路，具備了類似IGBT的優良開通和關斷能力及GTO高壓大電流等優點，廣泛應用于高壓變頻器、風力變流器等大功率場合。某公司自主開發了1100A／4 500V逆導型和4 000A／4 500V不對稱型大功率GCT器件，并由某大學配套開發了相應驅動板。
在此針對不對稱型IGCT的開通原理，結合其驅動電路的原理及在電壓源型逆變器中的使用，分析了IGCT重觸發的必要性。重觸發閾值設置對觸發效果有一定影響，對此提出一種實驗方法進行合理設置并進行了實驗驗證。

2 IGCT的觸發原理
2．1 IGCT的開通原理
IGCT按結構特點可分為逆阻型、非對稱型和逆導型3種。逆阻型一般適用于電流型逆變器；非對稱型一般應用于電壓型逆變器；逆導型IGCT由GCT和反并聯二極管集成而來。IGCT結構與常規GTO類似，同樣為PNPN四層結構，在制造過程中采用了幾項特殊的技術：緩沖層技術、透明發射極和逆導技術。

圖1為IGCT內部結構示意圖及其等效電路。ICCT作為電流控制型功率器件，與GTO的導通機理完全一致，如圖1b所示，可分為兩部分，即P1N1P2，N2P2N1晶體管，其共基極電流放大系數分別為α1，α2。圖1b中箭頭表示各自的電流方向。當GCT陽極A加上正向電壓，同時門極G也加上正觸發信號時，IGCT將進入導通狀態，具體過程為：iG↑→iC2↑→iA↑→iC1↑→iC2↑，可見，這是一個正反饋過程。當門極電流iG增加到使晶體管N2P2N1的發射極電流增加，進而使晶體管P1N1P2的發射極電流也相應增加時，α1，α2也增大。當α1+α2>1后，兩個等效晶體管均飽和導通，至此IGCT的導通過程結束。
2．2 IGCT驅動電路的原理
IGCT驅動電路由外部電源輸入，然后通過內部開關電源給邏輯監控電路和開通關斷電路提供穩定的電壓。由外部發出一個光信號，通過信號接收電路傳給邏輯監控電路，進而讓開通電路向IGCT門極注入強觸發電流iG≥150 A，且上升率diG／dt≥100 A／μs，達到IGCT的“硬驅動”要求，從而使器件開通。開通后，當陽極電流iA大于維持電流時，器件可持續導通；當iA低于維持電流時，將會出現器件自關斷情況。為避免該情況發生，在驅動板中設置了維持導通環節，即當器件導通后，門極依然有電流注入，并通過邏輯監控電路的控制來實現注入電流大小的調節；關斷也是由外部信號給入，通過邏輯監控電路發出指令控制關斷電路，實現器件關斷。為保證器件可靠關斷，在關斷過程中直至結束始終保持門極負偏置。圖2為驅動電路原理示意圖。

2．3 IGCT重觸發的必要性
在IGCT導通期間，當出現iA小于維持電流時，可能會出現自關斷現象。為提高可靠性，驅動電路會在器件導通后繼續提供一個持續的門極維持電流，即通態維持電流。對于逆導型IGCT或配有反并聯二極管的非對稱型IGCT而言，當反并聯二極管續流導通時，會在IGCT陽-陰極間加一個較小的反壓，進而影響到iG的流向，即iG可能會流向陽極而不是陰極，如圖3所示。與此同時，IGCT門極電流方向的改變會導致門-陰極間的等效二極管從導通變為截止，從而IGCT將處于不完全導通情況。當主電路的負載電流從反并聯二極管換向并流入IGCT時，IGCT相當于一個門極沒有充分觸發的晶閘管，隨著陽極負載電流上升會產生一個陽極電壓上升率。雖然這種“功率脈沖”很小，但由于IGCT的導通不充分均勻，將造成IGCT局部過熱，從而影響器件可靠性甚至損壞器件。在這種情況下，需對IGCT重觸發。