自08年起，國網智研院準確把握IGBT驅動發展趨勢，瞄準更為**的高壓大功率IGBT數字驅動技術，抽調全院在IGBT理論研究、仿真、試驗及工程應用等方面具有豐富經驗的科研試驗骨干人員，組建了IGBT數字驅動技術攻關團隊。團隊依托國家科技重大專項（02專項）及國家重點研發計劃、公司科技項目等，先后攻克了動態特性均衡調控、多類故障精準保護、嚴苛電磁環境耐受等關鍵技術難題，在設計方法、電路實現、大電流關斷、故障保護、電磁防護、試驗方法等方面開展了深入研究，研制出適配多類型IGBT的數字驅動器系列產品。產品通過了第三方環境試驗、電磁兼容試驗、軟硬件可靠性測試等型式試驗。
100萬千瓦柔性直流換流閥IGBT模塊工作的電壓和電流臨近工作區極限，電磁環境極為惡劣。針對這一應用場景，IGBT數字驅動技術攻關團隊攻克了有源米勒鉗位、復合電磁屏蔽、諧振軟開關和恒定導通時間頻率調制技術等高壓大功率IGBT驅動核心技術，研制了適配3300伏/1500安焊接式IGBT模塊的驅動器產品，解決了IGBT數字驅動器在強電磁環境下電磁兼容設計和溫升控制的難題。針對在電壓和電流等級更高IGBT中的應用需求，國網智研院陸續推出了適配4500伏/2000安和4500伏/3000安壓接式IGBT模塊的數字驅動器產品，形成了覆蓋1700～6500伏的全系列IGBT數字驅動器產品。
“IGBT數字驅動的技術難點在于，要在百萬分之一秒的時間尺度內，對IGBT進行精準的開通和關斷控制。既要保證IGBT的開通和關斷損耗符合要求，又要讓關斷電壓尖峰和開通時的反向恢復電流盡可能小，傳統的模擬驅動器無法兼顧上述要求，這是難點之一。同時，在惡劣復雜電磁環境下做到對故障信息的準確獲取與快速識別，采取精細化快速保護策略，確保IGBT免受高壓大電流的沖擊損壞，這又是另一難點。”
為了滿足電網系統的保護要求，IGBT對故障電流的判斷速度越快越好，并且要保證可靠性。傳統的IGBT驅動短路電流方式無法很好地滿足電網故障工況的要求。IGBT數字驅動技術攻關團隊針對故障電流上升趨勢與正常電流不同的特點，提出了基于電流上升趨勢判斷短路故障的方法，將故障保護時間從之前的8微秒左右縮減到3微秒以內，大大降低了IGBT器件本體所受的故障沖擊，達到了防患于未然的效果。
經過第三方檢測機構認證，與國外同類產品相比，國網智研院研制的國產高壓大功率IGBT數字驅動器抗電磁干擾能力提高了2個等級以上；產品通過對比測試表明，動態功耗降低了44%、電子元件溫升降低了17攝氏度，而成本僅為國外同類產品的70%。
一、概述（ZKY-2000《斷路器真空測試儀》可靠解決了測試者的各種需求）
真空斷路器是電力系統中普遍使用的高壓電器，其核心部件是真空滅弧室，由于滅弧室是以真空條件作為工作基礎的，所以它不象油開關，SF6開關那樣容易檢測其質量。傳統上，真空斷路器用戶判斷滅弧室真空度的方法是工頻耐壓法，這種方法只能粗略判斷真空度嚴重化的滅弧室。
ZKY-2000型真空度測試儀是真空滅弧室的真空度的鑒定設備，以單片計算機為主控單元，測試過程完全實現自動化。該儀器的采樣設計一改以往采用電流峰值做標定的方法，而采用離子電荷來做標定。這樣，有效地抑制了測試過程中瞬態電源的干擾，使測試穩定可靠。由于采用計算機為主控單元，該儀器能很方便地扣除由于環境因素產生的漏電電流。本儀器突出的特點是：實現了真空滅弧室的免拆卸測量，直接顯示真空度值，使真空斷路器用戶詳細掌握滅弧室的真空狀態，為有計劃地更換滅弧室提供了可靠的依據，為電網的運行提供了有力保障，克服了工頻耐壓法僅能判斷滅弧室是否報廢的缺陷。
本儀器測量精度高，操作簡單，攜帶方便，抗干擾能力強，特別適用于供電單位現場測試，是真空斷路器生產、安裝、調試、維修的**儀器之一。
二、測試原理（ZKY-2000《斷路器真空測試儀》可靠解決了測試者的各種需求）
將滅弧室的兩觸頭拉開一定的開距，施加脈沖高壓，與殘余氣體分子發生碰撞電離，所產生的離子電流與殘余氣體密度即真空度近似成比例關系。對于不同的真空管，在同等真空度條件下，離子電流的大小也不相同，當測知離子電流后，通過離子電流一真空度曲線，由計算機自動完成真空度的計算，并顯示真空度值。
三、技術參數（ZKY-2000《斷路器真空測試儀》可靠解決了測試者的各種需求）
1.真空度測量范圍： 9.999×10-1～1×10-5
2.離子電流測量范圍： 9.999×10-1～1×10-7
3.測 量 偏 差： ＜5%
4.測 量 分 辨 率： 10-5pa
5.允許環境溫度： -20℃～50℃
6.空 氣 濕 度： ≤80%RH
7.電 源： AC，220V，50Hz±10%
8.外 型 尺 寸： 420×290×210（mm）
9.高 壓 輸 出： 脈沖≤4kV15kHz
⒑重 量： 8kg
四、使用方法（ZKY-2000《斷路器真空測試儀》可靠解決了測試者的各種需求）
（1）本儀器分兩種用途使用：
1、用于真空滅弧室生產線中滅弧室的質量控制，斷路器生產廠家的滅弧室的入庫檢驗。
2、用于檢測安裝于開關整機上的真空滅弧室的真空度。這類檢測主要用于供電部門的例行檢修及容量試驗中對真空滅弧室承受能力的判定。
（2）連線：
使滅弧室觸頭至于分狀態，將高壓線和信號輸入線分別接滅弧室的動端與靜端。注意，高壓線應懸空
（3）管型選擇：
測量時，首先選擇管型，儀器內已存入多種管型，具體參數見附錄表格。
1、管型選擇操作方式：
按[選擇鍵]，使[◢◢]指向選擇測試管型，按[確認鍵]，用［＋鍵］或［－鍵］調整管型參數，當顯示器顯示管型與所需測量的管型代號一致時便可，按[確認鍵]，返回主菜單。若說明書中沒有給出要測量的管型時，可用尺寸相近，接線方式相同的管型代替。
2、測量
按[選擇鍵]使[◢◢]至測試真空管“Pa”，按[確認鍵]儀器處于測量狀態。并自動完成所有的測量、計算、顯示等全過程。
3、打印：
若需打印測試數據，則按[確認鍵]返回主菜單，按[選擇鍵]使[◢◢]至打印測試數據，再按[打印鍵]，即可打印出所有測量數據。
4、如果沒有可代用的參數，則可按[選擇鍵]使[◢◢]指向“A”，這樣可直接給出電離電流，一般來說。電離電流（A）較真空度（Pa）小2個數量級。
六、硬件構造（ZKY-2000《斷路器真空測試儀》可靠解決了測試者的各種需求）
ZKY-2000的硬件大致分為四部分
1、CPU主控單元
該部分用于接收用戶指令，控制顯示器進行各種顯示，產生高壓單元所需的脈沖信號，及對磁控電流控制單元發出各種控制指令，負責整個測量過程的精準時序控制，該單元是整個系統的主體。
2、高壓控制板
高壓部分將控制部分送來的具有一定占空比的信號進行功率放大，驅動高壓變壓器，從而產生測量所需的高壓。
3、按鍵與顯示板
按鍵部分用于用戶指令，操縱按鍵使儀器處于不同的工作狀態。
顯示部分用于顯示系統的各種參數。
4、打印機
用于打印輸出所測量的參數，打印結果如下所示：
TESTED BUIC-Ⅲ TESTED BYUC-Ⅲ
PRESSURE：3.260E-5Pa CURRENT：2.621E-6A
（真空度值） （漏電流值）
TUBE NO： （管編號） TUBE NO： （管編號）
TUBE TYPE：（管型） TUBE TYPE：（管型）
DATE： （日期） DATE： （日期）
TEST REPORT TEST REPORT
（檢驗記錄） （檢驗記錄）
七、使用注意事項（ZKY-2000《斷路器真空測試儀》可靠解決了測試者的各種需求）
1、該儀器屬精密儀器，電路板布線密度較大，一般要求存放于較干燥的地方。若環境較潮濕，則應經常通電。
2、若測試后電流值顯示為零，應檢查滅弧室表面是否清潔。因為表面不清潔可能使漏電的變化值大于電離電流值，這樣，測量值減去漏電后小于零，而被儀器判為零。發生這種情況后，將滅弧室表面檫干凈，再做試驗，一般來說這樣得到的真空度值較精準。
3、使用時，高壓輸出線不得觸及人體，以防觸電。
4、高壓指示燈亮時，不要觸及高壓線，以防觸電。
5、拆裝打印紙在儀器先斷電的情況下進行，以免損壞打印機。換紙時，將前面板打開，用食指和拇指捏緊打印機兩端的兩夾片輕輕拖出打印機，使出紙口略高于儀器面板，但不能拖出距離太大，將新紙端口部分剪成尖頭狀，插入打印機的進紙口，打開儀器電源開關，按下打印鍵，使紙從打印機的上端走出一段距離，插入面板出口縫導出。蓋好打印機面板，裝紙完畢。
6、本儀器無任何用戶可維修的部件,如出現故障,請專業人員維修,或與供應商聯系,切勿擅自打開儀器,以免發生意外或造成不必要的損失。
7、本儀器真空度測量范圍在9.999×10-1～1×10-5之間,離子電流測量范圍在9.999×10-1～1×10-7之間，當真空管的真空度大于10-2 Pa或離子電流大于500uA時建議該真空管報廢。
8、若真空管內壓力等于大氣壓(即真空管破損)，本儀器測量范圍內, 本儀器則拒絕檢測，返回初始狀態。
（注：擊穿后，儀器有可能出現顯示不正常，此時，從新開機后儀器回到正常狀態，本儀器切勿超常時間工作。）
國產高壓大功率IGBT數字驅動器第1次在上海南匯±30千伏直流輸電工程中小批量試用，**了國產化IGBT數字驅動在高壓直流輸電領域應用的空白。15年，項目成果推廣應用于±320千伏/100萬千瓦廈門柔性直流輸電工程，實現了與國外IGBT數字驅動產品的同臺競技，整體運行表現優異，投運至今實現零故障運行。
16年12月份，在浙江舟山200千伏高壓直流斷路器項目應用現場，IGBT數字驅動技術攻關團隊成員說：“之前工程采用的是國外品牌的IGBT驅動器，產品在直流斷路器試驗期間，因無法耐受現場惡劣的電磁環境，頻繁上報故障，導致試驗無法進行。”而用國網智研院研發的IGBT驅動器100%替代國外產品后，第1次±200千伏雙極短路分斷試驗一次性通過。截至今年5月底，該工程直流斷路器累計完成系統運行方式切換89次、直流海纜單雙極短路故障清理5次。在此期間，驅動器運行穩定，助力直流斷路器高效可靠運行。
在2017到2021年，項目成果先后應用于±420千伏/125萬千瓦渝鄂背靠背工程、昆柳龍±800千伏混合多端直流輸電工程以及三峽如東海上風電柔性直流輸電工程。作為核心功率器件IGBT的控制和保護設備，國產高壓大功率IGBT數字驅動器經受了高電磁輻射和惡劣環境的考驗，發揮了快速保護換流閥核心設備IGBT的作用。
今年2月份，國產高壓大功率IGBT數字驅動技術支撐我國中標德國Borwin6海上風電柔性直流輸電工程。這標志著具有自主知識產權的IGBT數字驅動器具備了很高的核心競爭力，是國家電網公司推動技術、標準、裝備一體化“走出去”的重要成果，對高質量共建“一帶一路”、深化中歐綠色能源合作具有重要意義。
隨著國內集成電路技術日趨成熟、芯片制造業蓬勃發展，IGBT驅動器未來將向器件國產化方向發展。國網智研院積極布局立項，著手進一步提升高壓大功率IGBT驅動器國產化器件占比程度，力爭早日將驅動器的國產化器件占比提升到100%，開展相應的型式試驗驗證產品性能，并推廣至輸電工程應用。這將有力帶動國產化集成電路的品質提升，助推上下游產業協同發展。
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