近期，IEEE的旗舰杂志IEEE Industrial Electronics Magazine （影响因子13.241，电气工程领域IF排名第1）上刊登了清华大学能源互联网研究院直流研究中心的文章“Integrated Gate Commutated Thyristor-Based Modular Multilevel Converters —— A Promising Solution for High-Voltage dc Applications”（基于IGCT的模块化多电平变换器——具有广阔前景的高压直流输电解决方案），系统介绍了直流研究中心在IGCT-MMC研究中的最新进展。

图：基于IGCT的MMC拓扑结构

不同于IGBT等晶体管型器件，IGCT为全控型晶闸管型器件，其将晶闸管芯片和门极驱动电路集成在一起，再与其门极驱动器在外围以低电感方式连接，从而实现了晶体管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优点。IGCT具有电流大、可靠性高、结构紧凑和损耗低的优点，并且成品率较高，成本远低于同等容量的压接式IGBT器件。但是由于IGCT器件开关频率低，驱动损耗大，箝位电路体积大、供电系统复杂等技术瓶颈，阻碍了IGCT在柔性输电领域中的大规模应用。

图：IGCT-MMC子模块功率阀串

该篇论文认为MMC采用多电平级联方案，开关管可以采用较低的开关频率便可以达到较好的谐波特性，从而给IGCT的应用带来了契机。文章结合团队最新研制的MMC定制化IGCT-Plus器件，给出了IGCT-MMC在箝位电路、功率阀串、供电系统等方面的优化设计方案，研制了包含开关测试、双模块功率对冲测试和MMC等效运行测试的IGCT-MMC综合测试平台，并进行了系统性的实验分析，功率对冲电流达到2400A。实验结果表明基于IGCT-Plus器件的MMC可大幅减小阳极电抗，实现自励供电，并且减小驱动损耗，验证了新型IGCT-MMC方案的正确性和有效性。研究成果对推动IGCT在柔性高压直流输电的应用，实现更高电压、更大功率、更高效率和可靠性的柔性直流输电系统具有重要意义。

    

图：IGCT-MMC子模块（上）和综合测试平台（下）

该论文第一作者为直流研究中心主任曾嵘教授，合作者还包括赵彪副教授、宋强副教授、余占清副教授，研究生魏天予、许超群、陈政宇、刘佳鹏和周文鹏。该研究成果得到了国家自然科学基金重点项目的资助。

论文链接：

https://ieeexplore.ieee.org/document/8744356