直流输电用集成门极换流晶闸管（IGCT）器件的一般要求

T/CECXXXX-2019PAGE1T/CECXXXX-2019PAGE1ICS31.080.01K46T/CECICS31.080.01K46T/CEC中国电力企业联合会标准中国电力企业联合会标准T/CEC3004-2020中国电力企业联合会发布20XX—XX—XX实施20XX—XX—XX发布直流输电用集成门极换流晶闸管（IGCT）器件的一般要求XXXXT/CEC3004-2020中国电力企业联合会发布20XX—XX—XX实施20XX—XX—XX发布直流输电用集成门极换流晶闸管（IGCT）器件的一般要求XXXX（征求意见稿）T/CECXXXX-2020PAGEIIIT/CECXXXX-2019PAGE8T/CECXXXX-2020PAGEIIIT/CECXXXX-2019PAGE8直流输电用集成门极换流晶闸管（IGCT）器件的一般要求范围本标准规定了直流输电用集成门极换流晶闸管（IGCT）的规格、尺寸、特性、检验规则、标志和订货单等技术要求。本标准适用于直流输电用集成门极换流晶闸管器件系列。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T17573—1998半导体器件分立器件第1部分：总则GB/T15291-1994半导体器件第6部分：晶闸管GB/T4937.3—2012半导体器件机械和气候试验方法第Ⅲ部分：气候试验方法GB/T2423.5—1995电工电子产品基本环境试验第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击GB/T2423.10—2008电工电子产品环境试验第二部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）JB/T7626反向阻断三极晶闸管测试方法JB/T5847—1991高温阻断试验方法导则术语和定义GB/T17573—1998界定的以及下列术语和定义适用于本文件。集成门极换流晶闸管integratedgatecommutatedthyristor一种基于GTO结构、低感集成门极驱动单元的大功率半导体全控型开关器件，简称IGCT。门极驱动单元gatedriveunit一种控制功率元件开通、关断及检测保护功率元件的电路结构。门极换流晶闸管未集成门极驱动单元的IGCT元件部分，简称GCT。中间直流电压VDClink表示器件在某个特定宇宙辐射条件下的最大持续中间直流电压（对应在海平面处100FIT失效率）。可关断峰值电流ITGQM表示规定条件下可被关断的最大阳极电流。门驱输入电压VGIN,RMS表示保证门极单元正常工作的输入电压。门驱最小输入电流IGIN,MIN表示门驱单元可靠工作所需要的最小输入电流。门驱最大功耗PGIN,MAX表示门驱单元正常工作所允许的最大输入功率。开通延迟时间tdon表示有效开通信号到器件阳极电压下降到指定值之间的时间。开通反馈延迟时间tdonSF表示有效开通信号到器件开通反馈信号之间的时间。关断延迟时间tdoff表示有效开通信号到器件阳极电流下降到指定值之间的时间。关断反馈延迟时间tdoffSF表示有效关断信号到器件关断反馈信号之间的时间。GK短路表示试验过程中GCT元件门极和阴极短路连接。文字符号下列代号适用于本文件。CS：IGCT控制信号接收器；SF：IGCT状态反馈发送器；IVD：被试器件的初始值；n：抽样数；c：合格判定数。规格和尺寸规格IGCT器件规格以字母和数字组合表示，使用可关断通态峰值电流ITGQM及重复峰值电压VDRM两个参数区分，不限于包含产品特征代号、封装尺寸及版本号等。不同制造商产品命名规程不同，器件规格一般使用ITGQM及VDRM参数值或ITGQM及VDRM参数值的1/100表征。尺寸图1示出器件外形，所对应尺寸应符合给定型号的要求或订货合同的规定。IGCT器件外观尺寸示意图环境适应性要求一般使用条件地震要求器件固定设计适应抗震能力不低于8级的阀设计要求。海拔高度安装运行地区的海拔不超过1000m。正常运行条件环境温度＋10℃——＋50℃；空气温度最小值为5°C；短期运行最高温度为60°C；长期运行相对湿度为60%RH；短期运行最大湿度为70%RH；污秽等级为室内0级；爬电比距一般为14.0mm/kV。特殊使用条件非正常使用条件由制造商和购买方商定。额定值和特性值额定值直流输电用集成门极换流晶闸管的额定值（极限值）参数列于表1。额定值应符合给定型号的要求和订货合同规定。。条号极限值符号最小值最大值单位6.1.1管壳温度Tcase℃6.1.2贮存温度Tstg℃6.1.3等效结温TVJ℃6.1.4断态重复峰值电压VDRMV6.1.5断态不重复峰值电压VDSMV6.1.6中间直流电压VDCV6.1.7通态直流连续电流IDCA6.1.8通态平均电流[Tcase=85℃，正弦半波，双面冷却]IT(AV)A6.1.9可关断通态峰值电流ITGQMA6.1.10通态（不重复）浪涌电流[正弦波，tp＝10ms，VR=0]ITSMkA6.1.11通态电流临界上升率diT/dtcrA/μs6.1.12I2t[正弦波，tp＝10ms，VR=0]I2t104A2s6.1.13门驱输入电压[直流或交流方波（15～100kHz）]VGIN,RMSV6.1.14门驱最小输入电流IGIN,MINA6.1.15门驱最大功耗PGIN,MAXW6.1.16最小通态时间ton（min）μs6.1.17最小断态时间toff（min）μs6.1.18安装力FkN特性参数电特性值应符合表2规定。条号特性和条件TVJ（另有规定除外）符号数值单位最小值最大值6.2.1通态峰值电压VTMV6.2.2断态重复峰值电流IDRMmA6.2.3开通延迟时间tdonμs6.2.4开通反馈延迟时间tdonSFμs6.2.5阳极电压下降时间trμs6.2.6开通能量EonJ6.2.7关断延迟时间tdoffμs6.2.8关断反馈延迟时间tdoffSFμs6.2.9阳极电流下降时间tfμs6.2.10关断能量EoffJ6.2.11结壳热阻Rthjck/W门极单元特性参数门极驱动单元电特性值应符合表3规定。序号特性和条件符号数值单位最小值最大值1门驱内部电流限值IGIN,MAXA2光输入功率PonCSdBm3光噪声功率PoffCSdBm4光输出功率PonSFdBm5反馈光噪声功率PoffSFdBm6脉宽阈值tglitchns7外部重触发脉宽tretrigns检验规则出厂检验出厂检验要求列于表4。检验所采用的数值和确切的规定条件应符合给定型号的要求和有关标准中相应试验的要求以及订货合同规定。出厂检验和试验应对全部器件进行。全部试验都是非破坏性的。项目符号引用标准规定条件检验要求限值最小值最大值外观目检/GB/T4937.3-2012在正常照明和正常视力情况下/通态峰值电压VTMJB/T7626—20135.1TVJM，ITM@ITGQM断态重复峰值电流IDRMJB/T7626—20135.3室温和TVJM，GK短路或门驱上电，VDRM及F开通延迟时间tdonA．1双脉冲开通，F，TVJM，VD=VDC-LINK，di/dt≥1000A/μs开通反馈延迟时间tdonSF阳极电压下降时间tr开通能量Eon可关断峰值电流ITGQMVDM≤VDRM,F，TVJM，VD=VDC-LINK关断能量Eoff关断延迟时间tdoff关断反馈延迟时间tdoffSF直流阻断ID/VD=0.7VDRM,TVJM，F，RGK=0，t1＝3s，t2＝10s△ID≤1mA电耐久性/JB/T5847—1991器件准备：GK短路或门驱上电试验条件：正弦半波，50Hz，TVJM，70%VDRM，8QUOTEh型式试验表5规定了型式试验项目。其中，所采用的数值和确切的规定条件应符合给定型号的要求和有关标准中相应试验的要求以及订货合同规定。型式试验应在出厂检验的基础上进行。其中，项目栏标有（D）是破坏性试验。项目符号引用标准规定条件判据抽样方案nc温度变化继之密封/GB/T4937.3—2012试验对象：GCT元件；试验条件：两箱法，-40℃/TVJM，循环5次，每循环高低温各暴露1h，转换时间2min～3min。密封测试方法：氦质谱检漏复测IDRM、VTM满足表4要求；密封要求：漏率≤5×10-7mbar·L/s61通态（不重复）浪涌电流（D）ITSMGB/T15291-1994试验对象：IGCT器件；试验条件：安装力F，TVJM,VR=0,脉冲底宽10ms试验次数：20次复测IDRM≤2IVDVTM≤1.1IVD61通态电流临界上升率di/dtJB/T7626—20137.6试验对象：IGCT器件；试验条件：安装力F，TVJM,1Hz,IT≤ITM，VDC-LINK；试验要求：diT/dtcr，重复率50Hz，试验持续时间60s。复测IDRM≤2IVDVTM≤1.1IVDITGQM61电耐久性（D）/JB/T5847—1991器件准备：GK短路或门驱上电试验条件：正弦半波，50Hz，TVJM，70%VDRM；试验要求：试验持续时长小时复测IDRM≤2IVDVTM≤1.1IVD61高温贮存（D）/GB/T4937.3—2012试验对象：GCT元件；试验条件：TVJM；试验时长：h复测IDRM≤2IVDVTM≤1.1IVD61热循环负载（D）/JB/T7626—2013试验对象：IGCT器件循环次数：20,000次最高结温：小于TVJM最低温度不大于40℃△TJ＝80℃，加热电流（0.9～1.0）IT(AV)，加热时间不超过6min，冷却时间不超过8min复测IDRM≤2IVDVTM≤1.1IVD61振动（D）/GB/T2423.10试验对象：IGCT组件试验条件：10～82Hz时0.75mm（P－P）；82～500Hz时100m/S2；振动方向：垂直、横向、纵向三个轴向；扫描方式：对数往复扫频，每一轴线的扫频环数10次；扫频速率：1oct/min外观检查；复测IDRM≤2IVDVTM≤1.1IVDITGQM61冲击（D）/GB/T2423.5试验对象：IGCT组件试验条件：半正弦波15gn每个方向3次；半正弦波30gn每个方向3次。外观检查；复测IDRM≤2IVDVTM≤1.1IVDITGQM61电磁兼容试验IGCT器件门驱电磁兼容试验应符合表6的要求。项目引用标准规定条件判据射频电磁场辐射抗扰度GB/T17626.3-200630V/m，80MHz、160MHz、380MHz、450MHz和900MHz频点；30V/m，1.0GHz-3.0GHz；1kHz，80%AM。器件无误动作工频磁场抗扰度GB/T17626.8-2006持续时磁场1000A/m，持续时间3s；实验在三个方向进行。持续磁场100A/m，持续时间30s；实验在三个方向进行。脉冲磁场抗扰度GB/T17626.9-2011磁场强度：1000A/m，正负脉冲各5次；实验在三个方向进行。阻尼振荡磁场抗扰度GB/T17626.10-19980.1MHz重复频率至少为40Hz。1MHz，重复频率至少为400Hz。标志和订货单标志产品上的标志应包括：器件规格型号；端子识别标志表示（箭头指向阴极端子）；产品批号和编号；制造商代号。包装盒上的标志应包括：产品型号；制造商名称和商标；产品批号和编号；防雨及防静电标志。订货单 订货单上应写明产品型号、本文件编号和其它必要的内容。

附录A（规范性附录）A．1IGCT开关试验A.1.1目的在规定条件下，采用感性负载，测量器件关断特性：tdon、tdonSF、tr、Eon、ITGQM、Eoff、tdoff、tdoffSF。A.1.2电路图及波形图A.1所示为IGCT开关特性测试电路原理图，其中L1、D1、R1、C1组成的钳位电路参数根据实际被试器件确定。门极触发脉宽G根据被试器件确定。图A.1IGCT开关测试原理图说明：VDC——支撑电容；L1——箝位电感；D1——箝位二极管；C1——箝位电容；DUT——受试器件；D2——续流二极管；L2——负载电感。图A.2IGCT开通、关断波形A.1.3试验程序调整被试器件触发脉宽，使之流通电流达到ITGQM，器件接受关断指令执行关断动作，从示波器显示波形中读取ITGQM、tdoff、tdoffSF，并根据图A.1.3计算Eoff.。图A.3IGCT开通、关断能量计算示意图关断能量Eoff被定义为关断期间功率对时间的积分P(t)=IT(t)×VD(t)（从换流开始直到IT达到静态漏电流值）

目次TOC\o"1-5"\h\z前言 III1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 23.9 23.10 23.11 23.12 23.13 24文字符号 25规格和尺寸 25.1规格 25.2尺寸 26环境适应性要求 36.1一般使用条件 36.1.1地震要求 36.1.2海拔高度 36.1.3正常运行条件 36.2特殊使用条件 37额定值和特性值 37.1额定值 37.2特性参数 47.3门极单元特性参数 48检验规则 58.1出厂检验 58.2型式试验 58.3电磁兼容试验 69标志和订货单 79.1标志 79.1.1产品上的标志应包括： 79.1.2包装盒上的标志应包括： 79.2订货单 7A．1IGCT开关试验 8A.1.1目的 8A.1.2电路图及波形 8A.1.3试验程序 9T/CECXXXX-2020PAGEIIIT/CECXXXX-2019PAGE8前言为规范直流输电用集成门极换流晶闸管器件的采购、应用，制定本文件。本文件参照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第一部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利权。本文件的发布机构不承担识别这些专利权的责任。本文件由中国电力企业联合会提出。本文件由中国电力企业联合会电力系统用电力电子器件标准化技术委员会（CEC/TC08）归口。本标准起草单位：株洲中车时代半导体有限公司、清华大学、清华四川能源互联网研究院、西安西电电力系统有限公司、中电普瑞电力工程有限公司、南京南瑞继保电气有限公司、许继电气柔性输电有限公司、全球能源互联网研究院有限公司、中国科学院电工研究所、北京工业大学、国网经济技术研究院有限公司。本文件主要起草人：陈芳林、操国宏、陈勇民、曾嵘、赵彪、杨勇、陈中圆、刘琦、周亮、刘磊、韩坤、李金元、张瑾、郭春生、杨勇。本文件首次发布。本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条一号，100761）。目次TOC\o"1-5"\h\z前言 III1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 23.9 23.10 23.11 23.12 23.13 24文字符号 25规格和尺寸 25.1规格 25.2尺寸 26环境适应性要求 36.1一般使用条件 36.1.1地震要求 36.1.2海拔高度 36.1.3正常运