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IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極結(jié)型晶體管)和MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和BJT的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。BJT飽和壓降低，載流密度大，但需要較大的驅(qū)動電流；MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。通常所說的IGBT，包括IGBT分立器件或IGBT模塊。IGBT廣泛應(yīng)用于軌道交通、工業(yè)、新能源發(fā)電、汽車等領(lǐng)域。今天我們一起來了解應(yīng)用于軌道牽引中的IGBT模塊。
1.什么是牽引級IGBT模塊
牽引級IGBT模塊是現(xiàn)代軌道機(jī)車車輛牽引流變器中實(shí)現(xiàn)電能變換和功率輸出的核心功率器件，廣泛應(yīng)用于干線鐵路電力機(jī)車、高速/城際動車組和城市軌道交通列車。牽引級IGBT模塊符合鐵路牽引應(yīng)用要求，符合IRIS標(biāo)準(zhǔn)（International Railway Industry Standard，國際鐵路產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）。
2.牽引級IGBT VS工業(yè)級IGBT
與工業(yè)級IGBT模塊相比，牽引級IGBT模塊需要應(yīng)對更加復(fù)雜的工況和應(yīng)用環(huán)境，包括供電電網(wǎng)電壓波動、頻繁劇烈的負(fù)載變化、高溫和嚴(yán)寒氣候、振動和沖擊環(huán)境等，對牽引級IGBT模塊的動靜態(tài)特性、高低溫性能、安全工作區(qū)、工作結(jié)溫和功率損耗、壽命和可靠性等提出了更高的要求。
此外，牽引變流器通常運(yùn)行在高電壓和大電流的工況，IGBT模塊工作在開關(guān)狀態(tài)，要求能夠阻斷高電壓和開關(guān)大電流，尤其對于在高緯度和高海拔地區(qū)運(yùn)用的高寒型電力機(jī)車和動車組列車，對IGBT耐受低溫環(huán)境和抗輻射性能的考驗(yàn)更為嚴(yán)苛，要求IGBT 在全溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定可靠的高阻斷電壓能力。為了適應(yīng)大功率牽引應(yīng)用工況和鐵路運(yùn)輸環(huán)境，牽引級IGBT模塊向著更高的功率密度和集成度、更高的工作結(jié)溫、更優(yōu)的安全工作區(qū)性能、更長的使用壽命和更高的可靠性方向發(fā)展。
