Conas caillteanas teasa dé-óid a laghdú i gcórais fuinnimh trí dhearadh nuálaíoch?

一, Nuáil ábhair: Ó shileacan-bunaithe go dtí an bhearna leathan, ag sárú teorainneacha fisiceacha
Tá dé-óidí atá bunaithe ar shileacan traidisiúnta teoranta ag airíonna ábhair agus bíonn caillteanais shuntasacha teirmeacha i gcásanna ar ardteocht agus ar mhinicíocht arda. Ag glacadh dé-óidí aisghabhála tapa (FRDs) mar shampla, is gnách go mbíonn a n-am aisghabhála droim ar ais (trr) i raon na ndeicheanna nana-soicindí go microseconds, agus tá an muirear aisghabhála droim ar ais (Qrr) sách ard, rud a fhágann go bhfuil fás easpónantúil ar chaillteanais aistrithe le minicíocht mhéadaithe. Soláthraíonn ábhair leathsheoltóra bandgap leathan, mar shampla chomhdhúile sileacain (SiC) agus nítríde Gailliam (GaN), cosán nua chun caillteanas teasa a laghdú mar gheall ar a soghluaisteacht ard leictreon agus neart réimse ard miondealaithe.

1. Dé-óid SiC Schottky: an "lasc idéalach" le haghaidh aisghabháil nialasach droim ar ais
Glacann dé-óid SiC Schottky struchtúr acomhal leathsheoltóra miotail, gan beagnach aon mhuirear stóráilte, agus tá an t-am aisghabhála droim ar ais gar do nialas. Is féidir an caillteanas aisghabhála droim ar ais a laghdú níos mó ná 90%. I gcóras luchtaithe feithiclí nua fuinnimh, laghdaíonn a shaintréithe ardmhinicíochta (minicíocht oibriúcháin suas go leibhéal MHz) an cion de chaillteanais lasc ó 15% de shileacan bunaithe go dtí faoi bhun 3%. Mar shampla, clúdaíonn SiC SBD Zhixin Microelectronics cásanna cumhachta beaga agus meánmhéide i gcóras stórála fuinnimh 48V le raon reatha 2A-100A, agus leathnaítear raon caoinfhulaingt teocht an acomhal go -55 céim go 175 céim, ag feabhsú go mór corrlach teirmeach an chórais.

2. Dé-óid chomhtháite GaN HEMT: sroicheann feadán aonair seoladh déthreo
Is féidir le trasraitheoirí GaN soghluaisteachta leictreon ard (HEMTanna) feidhmiúlacht dé-óid a chomhtháthú laistigh de sliseanna amháin trí struchtúr an fheiste a bharrfheabhsú, deireadh a chur leis an gcaillteanas seoltachta breise de bharr nasc sraith dé-óid agus trasraitheoirí aistrithe i réitigh thraidisiúnta. Ag glacadh le feistí GaN ó chuideachtaí EPC mar shampla, tá a dtiteann voltas seolta droim ar ais (VSD) chomh híseal le 0.1V, atá 85% níos ísle ná an 0.7V dé-óid MOSFET bunaithe ar sileacain, agus féadann sé caillteanais seolta a laghdú 30% in inverters fótavoltach.

2, leas iomlán a bhaint Topology: ó cheartú éighníomhach go rialú gníomhach, ag athchruthú cosáin fuinnimh
Braitheann an ciorcad ceartaitheoir dé-óid traidisiúnta ar sheoltacht aontreoch na feiste, ach is cúis le titim voltas seasta (VF) an fuinneamh a scaipeadh i bhfoirm teasa. Trí topology ciorcad a nuáil, is féidir ceartú "titim nialasach-voltais" a bhaint amach, rud a fhágann go gcuirfí deireadh le caillteanas teasa ón bhfréamh.

1. Rialaitheoir dé-óid idéalach: insamhail MOSFET seoladh aontreoch
Tagann an rialtóir dé-óid idéalach in ionad dé-óidí traidisiúnta trí MOSFETanna a thiomáint, ag baint úsáide as an fhriotaíocht thar a bheith íseal (RDS (ar)) de MOSFETanna chun cosáin beagnach gan chailliúint a bhaint amach. Mar shampla, tiomáineann rialtóir Analóg Devices LTC4412 MOSFET cainéal N- le titim voltais de 10mV amháin ag sruth 1A, atá 97% níos ísle ná an 0.4V de dhé-óidí Schottky. Sa chóras soláthair cumhachta iomarcach de PLC tionsclaíoch, déantar an dá sholáthair chumhachta a aistriú go huathoibríoch trí LTC4412, ag méadú éifeachtacht go 99.5% agus ag laghdú go mór ar chastacht dearadh teirmeach.

2. Droichead ceartaitheoir gníomhach trí chéim: deireadh a chur le titim voltas dé-óid
Úsáideann an droichead coigeartóra trí phas traidisiúnta 6 dé-óid, agus gineann gach ceann acu titim voltais de 0.7V, rud a fhágann caillteanas fuinnimh os cionn 10%. Úsáideann bord meastóireachta DC2465 ó Linear Technology Corporation (ADI anois) trí rialtóir droichead dé-óid idéalach LT4320 chun sé MOSFETanna ísealchaillteanas a thiomáint, ag méadú éifeachtacht ó 84% go 97% ag ionchur 9V. Is féidir leis oibriú go cobhsaí gan fuarú aer éigean faoi ualach 25A. Is féidir leis an réiteach seo dearadh teirmeach a shimpliú agus costais chórais a laghdú i gcásanna cosúil le tiontairí cumhachta gaoithe agus UPS lárionad sonraí.

3, Rialú Chliste: ó chosaint statach go coigeartú dinimiciúil, bainistíocht theirmeach beacht a bhaint amach
Tá comhghaolú láidir idir caillteanas teasa dé-óid agus coinníollacha oibre cosúil le sruth, voltas, agus minicíocht, agus tá sé deacair straitéisí cosanta statacha traidisiúnta (cosúil le luachanna teorantacha reatha seasta) a oiriúnú do dhálaí oibre dinimiciúla. Is féidir le monatóireacht fíor-ama ar stádas feiste trí halgartaim rialaithe cliste a bhaint amach faoi chois dinimiciúil ar chaillteanas teasa.

1. Múnla meastacháin teochta acomhal: cosaint teirmeach tuarthach
Trí shampláil reatha le sonraí braite teochta a chomhcheangal, is féidir múnla meastacháin teochta acomhal dé-óid a thógáil chun rabhadh luath a sholáthar maidir leis an mbaol rith teirmeach. Mar shampla, i dtiontaire stórála fuinnimh arna rialú ag STM32, déantar an teocht acomhal (Tj) a ríomh i bhfíor-am trí shampláil a dhéanamh ar an dé-óid atá ann faoi láthair (Más rud é) agus an teocht doirteal teasa (Ths), in éineacht le paraiméadair friotaíochta teirmeach an fheiste (R θ jc, R θ cs)
Nuair a sháraíonn Tj an tairseach sábháilteachta (cosúil le 140 céim), laghdaíonn an córas a oibriú rátáilte go huathoibríoch chun damáiste crua a sheachaint. Tar éis an scéim seo a ghlacadh, tháinig laghdú 80% ar ráta teip dé-óid inverter fótavoltach áirithe 15kW.

2. Ciorcad maolánach dinimiciúil: Cuir spikes aisghabhála droim ar ais
Is é spíc reatha aisghabhála droim ar ais (IRR) an príomhfhachtóir is cúis le caillteanais lasc agus EMI. Trí chiorcaid mhaoláin RC a nascadh go comhthreomhar ag an dá cheann den dé-óid nó trí úsáid a bhaint as teicneolaíocht lascadh bog, is féidir an buaic agus an t-am eireaball IRR a laghdú. Mar shampla, i gcur i bhfeidhm dé-óid aisghabhála tapa sraith Xinghai RS, trí pharaiméadair an toilleora maoláin a bharrfheabhsú, laghdaítear trr ó 50ns go 20ns, laghdaítear Qrr 40%, agus feabhsaítear éifeachtacht 3% -5% i gcásanna ceartúcháin ard-minicíochta.

4, Cás innealtóireachta: Cleachtadh leas iomlán a bhaint as caillteanas teasa in inverters fótavoltach
Bhain inverter fótavoltach 100kW úsáid as dé-óidí mear-athshlánaithe bunaithe ar sileacain ar dtús, rud a d’fhulaing fadhbanna pléascadh dé-óid go minic i dtimpeallachtaí ardteochta. Tar éis anailís a dhéanamh, is é an bhunchúis:

Teorainneacha Ábhar: Sroicheann an trr dé-óid sileacain-bhunaithe 100ns, agus tá an Qrr sách ard, rud a fhágann go bhfuil cóimheas caillteanas lasc suas le 25%;
Diomailt teasa neamhleor: Ag baint úsáide as gnáth-ramhar silicone mar ábhar comhéadan teirmeach (TIM), tháinig meath ar an R θ cs ó 0.5 céim / W go 2.5 céim / W tar éis sé mhí oibríochta, agus sháraigh an teocht acomhal an caighdeán;
Moille rialaithe: Ní féidir le cosaint theorannaithe srutha fosaithe oiriúnú d'athruithe tobanna ar an soilsiú, rud a fhágann go bhfuil forshruth dé-óid agus dóite amach.
Plean optamaithe:

Uasghrádú ábhair: in ionad dé-óid SiC Schottky, giorraíodh trr go 10ns, laghdaigh Qrr 90%, agus laghdaigh an cóimheas caillteanais lasc go 5%;
Feabhsú ar dhiomailt teasa: úsáid a bhaint as ábhair athraithe céime (amhail Chomerics THERM-A-GAP GEL 15) in ionad ramhar sileacain, ag cobhsú R θ cs ag 0.4 céim /W agus ag laghdú teocht an acomhal faoi 30 céim;
Rialú Chliste: Múnla meastacháin teochta acomhal a thabhairt isteach chun cumhacht aschuir a choigeartú go dinimiciúil agus róthéamh a sheachaint;
Leas iomlán a bhaint as topology: Ceangail toilleoirí ceirmeacha 10nF go comhthreomhar trasna an dé-óid chun spící aisghabhála droim ar ais a chosc agus torann EMI a laghdú faoi 15dB.
Éifeacht cur i bhfeidhm: Tar éis leas iomlán a bhaint, mhéadaigh éifeachtacht an inverter ó 97.5% go 98.8%, athshocraíodh an ráta teip dé-óid go nialas, agus leathnaíodh an córas MTBF (meán-am idir teipeanna) go dtí níos mó ná 10 mbliana.