高压大功率IGBT数字驱动技术实现批量应用

IGBT驱动器是实现电力电子装备智能化的核心组件，相当于IGBT器件的"大脑"，直接决定装备的运行精度与安全可靠性。近日，中国电科院牵头完成的高压大功率IGBT数字驱动技术项目获得中国发明协会一等奖，相关成果构建起具有自主知识产权的核心技术体系，改变了我国IGBT驱动器长期依赖进口的局面。

从依赖进口到自主可控

高压大功率电力电子装备运行工况复杂、电磁环境严苛，对IGBT驱动器的可靠性、绝缘配合和电磁兼容设计等综合性能提出了很高要求。2013年以前，高压大功率IGBT数字驱动核心技术长期被欧美企业垄断，进口产品普遍存在调控性能不足、保护功能单一、抗干扰能力弱、造价高昂等短板，探索自主可控的驱动技术成为我国提升电力电子装备可靠性的迫切需求。

2008年起，中国电科院组建专项攻关团队，先后攻克动态特性均衡调控、多类故障精确保护、严苛电磁环境耐受等关键技术难题，在设计方法、电路实现、大电流关断等方面开展深入研究。2011年，团队开发出国产高压大功率IGBT数字驱动产品，并在上海南汇±30千伏直流输电工程中成功试用；随后研发出覆盖1200伏至6500伏全电压等级的系列产品，形成具有自主知识产权的高压大功率IGBT数字驱动技术体系，打破了国外公司的技术垄断。

功率器件实验室测试（示意图）

性能与性价比双重提升

经对比测试，国产IGBT数字驱动器抗电磁干扰能力较国外主流产品提升了两个等级以上，动态功耗降低21%，元件温升减少17摄氏度，而生产成本仅为进口产品的七成，实现性能与性价比的双重提升。在先进输电技术全国重点实验室开展的双脉冲及短路保护试验中，动态可重构控制保护程序实现了对关断电压尖峰、反向恢复电流与开关损耗的精确控制，为装备安全运行提供了保障。

芯片化是降低IGBT驱动器成本和体积、提高产品性能与可靠性的关键路径。传统采用分立器件设计的驱动器元器件数量多、信号传输路径长，易受干扰、体积大、成本高的短板日益凸显，芯片化也因此被视为未来驱动技术革新的方向。

换流阀厅（示意图）

批量应用与国产化进程提速

2020年，中国电科院打通"科研—产品—市场"完整链条，实现成果转化。目前，该系列产品已应用于张北直流电网、渝鄂背靠背联网等数十项国内重大输电工程，还进入了德国等海外市场，累计供货量突破25万片，应用场景向储能变流器、动态无功补偿装置、风电变流器等方向延伸。

面向远海风电送出、特高压直流组网、新型大容量电力装备等应用前景，攻关团队持续迭代数字化、智能化、芯片化等新一代驱动技术，构建全产业链自主可控体系，以自主可控的IGBT数字驱动芯片，加速我国高端电力电子装备国产化进程，为能源安全与科技自立自强提供支撑。

直流输电换流站（示意图）

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