12脈沖與IGBT高頻整流器

(e) 不同整流情況下的直流電壓和電流脈沖波形

　　三、IGBT整流器的出現

　　IGBT在UPS中的應用最早只限于逆變器。這主要是因為雖然IGBT的電流雖然做得比較大，但耐壓等級尚不足對付變化很大的電壓范圍，這一拖就是十多年。經過這十多年的發展，IGBT制造技術也有了長足的進步，幾經改進，已經達到了用于UPS整流器的條件。目前已有一些廠家將IGBT整流的高頻機結構UPS容量做到了200kVA左右。與可控硅相比IGBT的電流容量與耐壓還是有些距離，所以器件的并聯就成了關鍵。但任何問題都是可以解決的，這其中就不乏佼佼者，比如GE就將這種高頻機結構UPS容量做到了500kVA，伊頓的更是突破(促銷產品 主營產品)了并聯的禁區，一舉將9395系列的單機容量做到了1200kVA，覆蓋了工頻機結構UPS當前達到的全部容量水平。到此就完成了UPS全部IGBT化、高頻化的進程。這一改變的意義非常重大，首先它結束了可控硅多脈沖整流無法達到的高輸入功率因數水平的問題，比如它可在半周中有上萬個整流電流脈沖，如圖3(e)的“IGBT整流電流輸入波形”。同時也實現了節能減排的目標。

　　有人擔心IGBT的可靠性問題，實際上現在的IGBT可靠性比起當年第一代全可控硅UPS來情況好多了，那時的整流器和逆變器都是可控硅器件，而當時的可控硅的水平很原始。不可忽視這幾十年的發展，當年的可控硅可以說是在平地上起步的，而現在的IGBT是在積累了幾十年經驗的基礎上發展起來的，二者的基礎有本質的區別。具有IGBT整流器的高頻機結構UPS在有的廠家已是成熟的技術和成熟的產品，并已被指定為軍用產品。由于市場的競爭規律所致，只是一個推廣的時間問題。目前在國內幾百千伏安的全IGBT結構UPS在金融、在電信、在部隊、在科研、在奧運村等很多地方正在服務運行，要正視這個現實，切不可忘言“具有IGBT整流的UPS目前只有100kVA以下才是成熟的”這種結論性的話。甚至有的人把可靠性與先進性對立起來看，說什么：要可靠就用12脈沖整流，要先進就用IGBT整流。就好像先進就不可靠，可靠就不先進。此種說法值得商榷，實際上不可靠的技術本身就不是先進的，當前用在多處的高頻機結構IGBT整流的UPS運行現狀就說明了這個問題。

　　在UPS中IGBT整流器終究要代替可控硅整流器是不爭的事實。但不要誤會成在別的方面也是這樣，比如在高壓電力上可控硅的優點是不可忽視的，也是目前其它半導體器件不可代替的。可控硅技術和應用還在發展，那是說在別的領域，并不代表UPS中的12脈沖整流器也是發展方向，即高頻機結構UPS和工頻機UPS不是兩個發展方向，而是只有高頻機結構UPS代替工頻機UPS一個方向。

　　是不是IGBT以后也就始終占據著這個整流位置呢?也不盡然。任何器件的服務壽命都不是永恒的。由于可控硅的可控性替代了不可控的普通二極管整流器，又由于可控硅的不可關斷性又被IGBT所代替，以后還會由于IGBT的耐壓和電流容量問題被其他器件代替，這就是歷史。比如有一種器件就是類似于IGBT的MOS管與可控硅的結合器件，既可以有高耐壓、大電流，又具高頻可控功能的器件正待出現，那時不但在UPS中取代IGBT，而且可能在電力中徹底取代可控硅…這也是歷史發展的規律。莫要為IGBT整流器取代12脈沖整流器而耿耿于懷，也不要為IGBT整流器取代12脈沖整流器鳴不平，更不要千方百計地設法阻擋這個潮流。不要模糊人們的視線，向用戶講述真實情況才是最可貴的。