相对于交流电网中的电力电子设备，直流电网中的电力电子设备具有很多不同的特性，为集成门极换流晶闸管（IGCT）的应用提供了可能的契机。直流研究中心密切关注直流电网中关键电力电子设备的应用特性，根据应用特性需求研究定制化IGCT-Plus器件的开发与研制，研究面向直流电网的定制化IGCT-Plus器件的应用关键技术。

一、IGCT的优势

►更低的价格

►更高的可靠性

►更低的损耗

►更大的电压等级和通流能力

►更大的浪涌电流能力

►更可靠的失效短路模式

二、关键技术创新

直流研究中心结合直流电网核心设备（直流断路器、电压源换流器、直流变压器）本质属性，率先开展适用于直流电网的定制化IGCT-Plus设计与研制工作。

从GCT芯片的物理机理出发，成功建立了GCT单元紧凑型仿真模型，可精确预测GCT单元在大功率关断下的动态特性，可在秒级时间范围内完成开通、关断仿真。通过优化GCT芯片的表面单元排布和掺杂结构，成功研制了直流电网定制化的4英寸和6英寸IGCT-Plus器件，以实现不同应用场景的低损耗、大电流关断、高频化优化目标。开展IGCT驱动电路管理优化研究，具有强关断能力、低驱动功率、高工作频率的新型分区换流IETO器件研究，有望降低关断回路杂散电感50%以上，提升换流速度近10倍，增强关断能力50%以上。

 

三、成果与应用

截止目前，在定制化IGCT-Plus器件技术领域，直流研究中心已在国内外期刊和会议上发表SCI/EI论文10余篇，申请及授权专利30余项。2018年10月，在IEEE旗舰杂志IEEE Industrial Electronics Magazine （2017年影响因子10.429，IEEE电气领域IF排名第一）上成功发表标志性文章《A More Prospective Look at IGCT — Uncovering a Promising Choice for DC Grids》，系统阐述了集成门极换流晶闸管（IGCT）在未来直流电网中应用的新契机。

2018年12月，世界首套基于IGCT-Plus的交叉箝位型换流阀已在世界容量最大柔性直流配电网工程——珠海唐家湾三端柔性直流配电网工程中得到成功应用。该工程采用了直流研究中心自主研发的定制化IGCT-Plus器件，实现导通压降最小化，低达0.9V。相较于全桥拓扑换流阀，含IGCT交叉箝位的半桥拓扑换流阀主要优点是功率模块体积小，整机屏柜紧凑，占地面积小，整机损耗小，是目前额外损耗最小的直流故障清除MMC方案。可实现微秒级故障电流开断，且可快速恢复运行，大大缩短系统重新投运时间。