Yangi nasl Yangi Energiya Dvigatel Denetleyicisini ishlab chiqish - SiC Inverter
Elektromagnit vosita haydovchi nazoratida inverter energiyani AC / DC o'tkazish uchun asosiy komponent hisoblanadi va vosita haydash yoki tormozlash vaqtida energiyani tiklash uchun ishlatiladi. Bozor, energiya uzatishni samaradorligi, energiya zichligi va narx jihatidan nazorat qiluvchilar uchun tobora ko'proq talab qilmoqda. Energiya moduli yuqori transmissiya samaradorligi va yuqori quvvat zichligiga erishish uchun invertorning asosiy komponentidir. Hozirgi vaqtda elektrotexnika invertörlerinin ko'pchiligi an'anaviy Si (silisyum) IGBT (izolyatsiya qilingan eshik bipolyar tranzistor) quvvat moduli asoslangan. Dizaynda past chastotali kommutatsiya va katta yo'qotishlarning kamchiliklari mavjud, bu elektr transport vositasi haydovchisining kuchlanish zichligini yaxshilashni cheklaydi.
SiC (silikon karbid) Si qurilmalaridan uchta afzalliklarga ega: yuqori parchalanish kuchlanishi; kamroq yo'qotish; yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi. Bu xususiyatlar SiC qurilmalarini yuqori voltli, yuqori chastotali chastotalarda, yuqori quvvat zichlikda qo'llanilishi mumkinligini bildiradi. SiC modullarini ishlab chiqarish darajasini yaxshilash bilan, SiC elektr transport vositalarining haydovchilari uchun yanada qulay bo'lgan yarimo'tkazgichli qurilma bo'ladi. SiC asboblaridan foydalanish elektr transport vositalarining haydovchilarining yuqori kuchlanish zichligiga erishishning samarali vositasidir. Hozirgi vaqtda SiC kuch modullarini motorli invertörlere tatbiq qilish uchun ko'proq tadqiqotlar amalga oshirildi. Toyota Motor Corporation, SiC kuch modullarini hibrid avtomobillarga qo'llagan.
Si asboblari bilan taqqoslaganda, SiC qurilmalaridan foydalanish katta afzalliklarga ega.
Yuqori samaradorlik va takomillashtirilgan vosita krani
SiIGBT ning voltajning pasayishi diodali xususiyatlarni namoyon qilganligi sababli: agar on-tok kichik bo'lsa ham, IGBT ning katta ochilish voltajining pasayishi kuzatiladi. SiC MOSFET ning voltajning pasayishi rezistiv xususiyatga ega: uni yoqish voltajining tushishi aylanish oqimi bilan mutanosib. SiIGBT va SiCMOSFET ning ikkita turli xil kuchlanish xususiyatlari SiCMOSFETning o'tkazuvchanlik halokati SiIGBTdan faqatgina oqim juda katta bo'lsa va SiCMOSFETning o'tkazuvchanlik yo'qotilishi SiIGBT-dan eng dolzarb intervallarda yaxshi ekanligini aniqlaydi. Barcha avtomobil ish sharoitida ularning aksariyati kichik ishchi ish sharoitlariga ega, va katta tork ishchi holati butun yo'l spektrida kichik bir ulushga ega. SiC chip texnologiyasini ishlab chiqishda SiCMOSFETning qarshiligi kelajakda SiIGBT dan yaxshiroq bo'ladi.
Shuning uchun, SiC qurilmasidan foydalangandan so'ng, invertorning ishlash samaradorligini sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin, shuning uchun bir xil batareya to'plami uchun, SiC qurilmasining foydalanish, butun transport vositasini kilometrelerini samarali tarzda oshirishi mumkin.
Kichik o'lchamli va yuqori quvvat zichligi
SiC qurilmalarining yo'qotilishi sababli, SiC qurilmalari Si qurilmalariga qaraganda kichik chip maydoni bilan bir xil chiqish quvvatiga ega. Shu bilan birga, SiC qurilmalari yuqori chastotalarda ishlay olishi va energiya moslamasi atrofidagi passiv qismlarning hajmini kamaytirishga yordam beradi. United Electronics tomonidan ishlab chiqilgan SiC invertori tasdiqlangan Si invertorining yarmidan ko'pi bir xil quvvat darajasida.
Tizimning shovqini optimallashtirish uchun yuqori chastotali chastotalar
Hozirgi vaqtda Si invertorining umumiy kommutatsion chastotasi 5-10 kHz ni tashkil etadi va tizim 5-20 kHz kuchlanish shovqinini ishlab chiqaradi, bu esa inson qulog'i tomonidan eshitiladigan chastota diapazonida noqulaylik tug'dirishi mumkin. SiC qurilmasi bilan almashtirish chastotasini 40 kHz ga oshirish orqali tizim tomonidan ishlab chiqariladigan anahtarlama shovqin chastotasi inson qulog'i tomonidan eshitiladigan chastota diapazonidan oshib ketishi mumkin. Shu bilan birga, joriy nazorat harmonikasini kamaytirish uchun elektromagnit shovqinni kamaytirish va avtomobilning haydash tajribasini yaxshilash uchun kommutatsion chastotalar kuchaytiriladi.
Ammo SiC qurilmalarining mavjudligi ham katta muammolarni keltirib chiqarmoqda.
SiC qurilmalari qimmatroq
Hozirgi SiC chip jarayoni Si sifatida etarlicha yaxshi emasligi uchun, asosan 4 dyuymli gofrkalar uchun materialni ishlatish darajasi yuqori emas va Si chipi gofrasi 8 dyuymga yoki hatto 12 dyuymga qadar ishlab chiqilgan. Boshqa tomondan, bozorda SiC chipslariga bo'lgan talab hali ko'paygani yo'q, boshqa tomondan, SiC chipsining narxi ancha yuqori.
SiC mahsulotining qadoqlash texnologiyasi ortida qolmoqda
Hozirgi kunda dunyodagi ko'plab asosiy elektr qurilmalari SiC chiplarini tadqiq etishadi va ishlab chiqmoqdalar, ammo SiC qurilmalari uchun qadoqlash texnologiyasi ortda qolmoqda. Si chiplari bilan solishtirganda, SiC chiplari yuqori harorat qarshiligiga ega va uning ish harorati 200 darajadan oshib ketishi mumkin. Shu bilan birga, SiC modulida ishlatiladigan sızdırmazlık texnologiyasi Si moduli bilan hali ham ishlab chiqilgan bo'lib, uning ishonchliligi va hayoti 200 darajaga eta olmaydi. Ish talablari. SiC chipining foydalanish shartlari cheklangan.
Drayvni himoya qilish texnologiyasi
Si chipiga nisbatan SiC chipining qisqa tutashuvga chidamliligi sezilarli darajada kamayadi. Shu sababli, SiC qurilmasining ishlash vaqtida qisqa tutashuvning oldini olish uchun, chastotali devredeki SiC qurilma devir tizimining himoya qilish texnologiyasi uchun tavsiya etilgan kamroq ta'sir muddati bo'lishi kerak. Katta muammo.
Termal dizayn
Bitta SiC chipining maydoni kichik bo'lganligi bois, yuqori quvvatga erishish uchun parallel ravishda qo'shimcha chiplardan foydalanish kerak. Chiplar o'rtasida termal muvozanatni ta'minlash va chipning issiq nuqta haroratini kuzatib borish uchun modul ichidagi chipning oqilona tartibini yaratish katta qiyinchilik.
EMI va yuqori kommutatsiya tezligidan kelib chiqadigan yalıtım muammolari
Si asboblari bilan taqqoslaganda, SiC qurilmalarining almashinish tezligi sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin va bu o'zgarish jarayonida di / dt va dv / dt yaxshilanadi, lekin bu qurilmaning almashinishdagi yo'qotilishini kamaytirishga yordam beradi, biroq boshqa tomondan EMI muammolarini ishlab chiqaradi, EMIni bostirish uchun nazorat qilish davri va filtrli devorni to'g'ri loyihalash uchun qanday muhim masala. Shu bilan birga, yuqori dv / dt motorli o'rashlarni izolyatsiyasiga salbiy ta'sir ko'rsatadi, bu esa emallangan sim va izolyator halqalar singari izolyatsion qismlarni eskirishini tezlashtirishi mumkin, bu esa vositaning izolyatsiyalash tizimiga yangi muammolarni keltirib chiqaradi.
xulosa qilmoq
Hozirgi SiC qurilma jarayoni Si kabi etuk bo'lmasa-da, SiC to'plami rivojlanishi nisbatan kechikkan va qurilma narxi Si ga nisbatan bir necha baravar yuqori. Biroq, qurilma texnologiyasining etukligi va bozorda SiC qurilmalariga bo'lgan talabning oshishi bilan, bu kamchiliklar asta-sekin pasaytiriladi va SiC qurilmalari tabiiy ravishda yuqori voltajga, yuqori kommutatsion chastotaga, past yo'qotishlarga va shunga o'xshashlarga chidamli bo'ladi. Bundan tashqari, afzalliklari kelajakda juda raqobatbardosh material sifatida keng qo'llanilishi mumkinligini aniqlaydi.
