“关断电压尖峰3940伏，反向恢复电流1650安，开通损耗32.6焦，关断损耗29.8焦……”10月13日，在中国电力科学研究院先进输电技术全国重点实验室，该院绝缘栅双极型晶体管（IGBT）数字驱动技术科研团队负责人客金坤将动态可重构控制保护程序加载到大功率IGBT数字驱动器上，开展IGBT双脉冲及短路保护试验。
中国电科院牵头完成的高压大功率IGBT数字驱动技术项目，构建了完全自主知识产权的核心技术体系。日前，相关成果“大功率IGBT器件与控制保护技术及应用”，获得了中国发明协会一等奖。多年来，该院开展了一次次技术迭代与升级，打破了我国IGBT驱动器完全依赖进口的局面。
据介绍，IGBT驱动器是实现电力电子装备智能化的核心组件，是IGBT器件可靠工作的控制保护单元，相当于IGBT的“大脑”，直接决定装备运行精度与安全可靠性。
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极高要求。同时，随着电力电子装备技术和需求的不断提升，采用分立器件设计的IGBT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。芯片化是降低IGBT驱动器成本和体积、提高产品性能和可靠性的关键路径，是未来IGBT驱动技术革新的必经之路。
2008年开始，中国电科院组建专项攻关团队，开展高压大功率IGBT数字驱动技术研发及其在电力电子装备中的应用研究。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，且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IGBT数字驱动技术、研发国产驱动器，成为我国提升电力电子装备可靠性的迫切需求。
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，攻关团队开发出首款国产高压大功率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，该院成功研发出覆盖1200伏至6500伏全电压等级的IGBT数字驱动器系列产品，推动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，彻底打破国外公司技术垄断。
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，产品综合性能大幅提升，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突破。
IGBT数字驱动器系列产品研制成功后，中国电科院与相关工程单位密切配合，积极推动IGBT数字驱动技术研究成果的批量应用。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，还打开了德国等海外市场，累计供货量突破25万片。同时，产品应用向储能变流器、动态无功补偿装置、风电变流器等场景延伸。
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广阔前景，中国电科院专项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，持续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，为国家能源安全与高水平科技自立自强持续贡献力量。
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