Új trendek a teljesítményelektronikában
2023. május 9., kedd
Az energiapiac drámai változásai és az ezzel járó bizonytalanságok ellenére egy dolog nagyon világos: a villamosítás egyre inkább terjed, és a fosszilis tüzelőanyaggal működő járművek és gépek fokozatos eltűnése miatt nem látszik a lassulás jele.
A belsőégésű motorok villanymotorokkal való helyettesítése nagy lehetőséget jelent a teljesítményelektronika számára, de bizonyos kihívásokat is jelent. A legnagyobb valószínűleg a hatékonyság növelésének igénye, amelyet gazdasági és környezetvédelmi tényezők egyaránt vezérelnek. A teljesítményelektronikai eszközökbe épített technológiát tekintve egyre központibb szerepet játszanak a nagyobb hatékonyságot biztosító anyagok, például a szilícium-karbid (SiC) és a gallium-nitrid (GaN), amelyek ideálisak a gyors kapcsolást és alacsony fogyasztást igénylő alkalmazásokhoz. Ilyen például a napenergia-inverterek, például a SiC komponenseket tartalmazó, és a GaN áramköröket használó akkumulátortöltők.
Nagyobb teljesítmény köbcentiméterenként
A villamosítás másik kulcsfontosságú tényezője a teljesítménysűrűség, mivel számos alkalmazásban a rendelkezésre álló hely korlátozott. Ilyen például a számtalan hordozható eszköz, amelyet kis méretű akkumulátorok működtetnek, vagy az elektromos járművek, amelyekbe nem építhető be nagyon nagy vagy nagyon nehéz akkumulátor, mivel a jármű helyének nagy részét az utastér foglalja el. Kimutatták, hogy az elektromos energia átalakításakor (akár DC-AC, DC-DC, AC-DC vagy AC-AC) a nagyobb kapcsolási frekvencia lehetővé teszi az energiarendszer méretének csökkentését, bár ez azzal a kockázattal is jár, hogy jelentős veszteségeket (és ezáltal hőt) generál.
Ez visszavezet minket a hatékonyság témájához, valamint az áramköri topológiával és az elektronikus csomagolással kapcsolatos innovatív megoldások elfogadásához, amelyek képesek megbízhatóan, biztonságosan és a lehető leghosszabb ideig biztosítani a szükséges energiamennyiséget. Ezen túlmenően ezek a megoldások nem okozhatnak zajt vagy elektromágneses interferenciát, amely hatással lehet a közeli eszközökre; ennek érdekében meg kell felelniük egy sor szigorú előírásnak, amelyek szükség esetén EMI/RFI-szűrők telepítését írják elő.
A kapcsolási veszteségek és a torzítás csökkentésének jól ismert megközelítése az impulzusszélesség-moduláció (PWM) alkalmazása, pontosabban annak egy továbbfejlesztett változata, a térvektoros impulzusszélesség-moduláció (SVPWM), amely segít javítani a szolgáltatott hullám hatékonyságát és minőségét. Ezt a topológiát a Salicru az EQUINOX sorozatú napelemes invertereiben használja, a SiC-ből készült alkatrészekkel együtt (amint azt már említettük).
Egy utolsó szempont, amely említést érdemel a teljesítményelektronika trendjeinek általános áttekintésében, a digitális környezettel való fokozatos konvergencia, és különösen a tárgyak internete (IoT). Az IoT-vel összekapcsolt eszközök számának jelentős növekedése a teljesítményelektronikára is hatással van, és ma már számos eszközzel a felhőn keresztül lehet kommunikálni, ami a felügyeleti folyamat megkönnyítését és javítását szolgálja. A Salicru-nál ez a fejlesztés – amely biztonsági szempontból különösen fontos, amikor nagy teljesítményről, feszültségről és áramról van szó – a Nimbus megoldások formájában valósult meg, amelyeket például szünetmentes tápegységekbe (UPS) építenek be, hogy lehetővé tegyék a távoli irányítást, figyelmeztessenek az esetleges incidensekre, figyelemmel kísérjék az eszköz állapotát és megelőző karbantartást végezzenek.
A teljesítményelektronika olyan feladatot lát el, amely messze túlmutat az egyen- vagy váltakozó áram egyszerű biztosításán. Az általuk szolgáltatott energiának megbízhatónak, hatékonynak, jövedelmezőnek és biztonságosnak kell lennie; ez viszont megköveteli, hogy a teljesítményelektronikai ágazat vállalatai a legfejlettebb technológiákat alkalmazzák versenyképességük megőrzése és növelése érdekében.
