12脉冲与IGBT高频整流器

(e) 不同整流情况下的直流电压和电流脉冲波形

　　三、IGBT整流器的出现

IGBT在UPS中的应用最早只限于逆变器。这主要是因为虽然IGBT的电流虽然做得比较大，但耐压等级尚不足对付变化很大的电压范围，这一拖就是十多年。经过这十多年的发展，IGBT制造技术也有了长足的进步，几经改进，已经达到了用于UPS整流器的条件。目前已有一些厂家将IGBT整流的高频机结构UPS容量做到了200kVA左右。与可控硅相比IGBT的电流容量与耐压还是有些距离，所以器件的并联就成了关键。但任何问题都是可以解决的，这其中就不乏佼佼者，比如GE就将这种高频机结构UPS容量做到了500kVA，伊顿的更是突破(促销产品 主营产品)了并联的禁区，一举将9395系列的单机容量做到了1200kVA，覆盖了工频机结构UPS当前达到的全部容量水平。到此就完成了UPS全部IGBT化、高频化的进程。这一改变的意义非常重大，首先它结束了可控硅多脉冲整流无法达到的高输入功率因数水平的问题，比如它可在半周中有上万个整流电流脉冲，如图3(e)的“IGBT整流电流输入波形”。同时也实现了节能减排的目标。

　　有人担心IGBT的可靠性问题，实际上现在的IGBT可靠性比起当年第一代全可控硅UPS来情况好多了，那时的整流器和逆变器都是可控硅器件，而当时的可控硅的水平很原始。不可忽视这几十年的发展，当年的可控硅可以说是在平地上起步的，而现在的IGBT是在积累了几十年经验的基础上发展起来的，二者的基础有本质的区别。具有IGBT整流器的高频机结构UPS在有的厂家已是成熟的技术和成熟的产品，并已被指定为军用产品。由于市场的竞争规律所致，只是一个推广的时间问题。目前在国内几百千伏安的全IGBT结构UPS在金融、在电信、在部队、在科研、在奥运村等很多地方正在服务运行，要正视这个现实，切不可忘言“具有IGBT整流的UPS目前只有100kVA以下才是成熟的”这种结论性的话。甚至有的人把可靠性与先进性对立起来看，说什么：要可靠就用12脉冲整流，要先进就用IGBT整流。就好像先进就不可靠，可靠就不先进。此种说法值得商榷，实际上不可靠的技术本身就不是先进的，当前用在多处的高频机结构IGBT整流的UPS运行现状就说明了这个问题。

　　在UPS中IGBT整流器终究要代替可控硅整流器是不争的事实。但不要误会成在别的方面也是这样，比如在高压电力上可控硅的优点是不可忽视的，也是目前其它半导体器件不可代替的。可控硅技术和应用还在发展，那是说在别的领域，并不代表UPS中的12脉冲整流器也是发展方向，即高频机结构UPS和工频机UPS不是两个发展方向，而是只有高频机结构UPS代替工频机UPS一个方向。

　　是不是IGBT以后也就始终占据着这个整流位置呢?也不尽然。任何器件的服务寿命都不是永恒的。由于可控硅的可控性替代了不可控的普通二极管整流器，又由于可控硅的不可关断性又被IGBT所代替，以后还会由于IGBT的耐压和电流容量问题被其他器件代替，这就是历史。比如有一种器件就是类似于IGBT的MOS管与可控硅的结合器件，既可以有高耐压、大电流，又具高频可控功能的器件正待出现，那时不但在UPS中取代IGBT，而且可能在电力中彻底取代可控硅…这也是历史发展的规律。莫要为IGBT整流器取代12脉冲整流器而耿耿于怀，也不要为IGBT整流器取代12脉冲整流器鸣不平，更不要千方百计地设法阻挡这个潮流。不要模糊人们的视线，向用户讲述真实情况才是最可贵的。