Datblygiad Rheolydd Modur Ynni Newydd Generation Nesaf - SiC Inverter
Yn rheolwr yrru cerbydau trydan, mae'r gwrthdröydd yn elfen allweddol ar gyfer trawsnewid ynni AC / DC, ac fe'i defnyddir ar gyfer adfer ynni wrth yrru neu frecio'r modur. Mae'r farchnad yn fwyfwy anodd i reolwyr o ran effeithlonrwydd trosglwyddo ynni, dwysedd pŵer a phris. Y modiwl pŵer yw elfen allweddol yr gwrthdröydd i sicrhau effeithlonrwydd trawsyrru uchel a dwysedd pŵer uchel. Ar hyn o bryd, mae'r rhan fwyaf o'r gwrthdroyddion gyrru cerbyd trydan yn seiliedig ar y modiwl pŵer SiGBT (silicon) traddodiadol (modiwl pŵer transistor giât biwlar). Mae gan y dyluniad anfanteision amlder newid isel a cholled mawr, sy'n cyfyngu ar wella dwysedd pŵer y gyrrwr cerbydau trydan.
Mae gan SiC (carbid silicon) dri fantais dros ddyfeisiau Si: cryfder foltedd dadansoddiad uwch; colled is; dargludedd thermol uwch. Mae'r nodweddion hyn yn golygu y gellir defnyddio dyfeisiau SiC mewn uchel foltedd uchel, amlder newid uchel, cymwysiadau dwysedd pŵer uchel. Gyda gwella lefel gweithgynhyrchu pwer modiwl SiC, bydd SiC yn ddyfais lled-ddargludyddion mwy addas ar gyfer gyrwyr cerbydau trydan. Mae'r defnydd o ddyfeisiau SiC yn fodd effeithiol i sicrhau dwysedd pŵer uchel gyrwyr cerbydau trydan. Ar hyn o bryd, mae mwy a mwy o ymchwiliadau wedi'u cymhwyso i gymhwyso modiwlau pŵer SiC i wrthdrowyr sy'n cael eu gyrru gan fodur. Mae Toyota Motor Corporation wedi cymhwyso modiwlau pŵer SiC i gerbydau hybrid.
O'i gymharu â dyfeisiau Si, mae gan y dyfeisiau SiC fanteision gwych.
Effeithlonrwydd uchel a milltiroedd cerbydau gwell
Gan fod y gostyngiad foltedd symudol o'r SiIGBT yn arddangos nodweddion diodoid: hyd yn oed os yw'r ar-gyfredol yn fach, mae gan yr IGBT alw heibio foltedd tro cyntaf. Mae galw heibio foltedd troi MOSFET SiC yn nodwedd gwrthrychol: mae ei alw heibio foltedd yn gymesur â'r troi cyfredol. Mae dau nodweddion foltedd gwahanol SiIGBT a SiCMOSFET yn penderfynu bod colli SiCMOSFET yn uwch na'r hyn sydd gan SiIGBT yn unig pan fydd y presennol yn fawr iawn, ac mae'r collediad SiCMOSFET yn well na'r hyn sydd gan SiIGBT yn y rhan fwyaf o gyfnodau cyfredol. Yn yr holl gyflwr gweithio ar y cerbyd, mae'r rhan fwyaf ohonynt yn amodau gwaith bach bach, ac mae'r cyflwr gweithio torque mawr yn cyfrif am gyfran fechan yn y sbectrwm ffordd gyfan. Gyda datblygiad technoleg sglodion SiC, bydd gwrthsefyll SiCMOSFET yn well na SiIGBT yn y dyfodol.
Felly, ar ôl defnyddio'r ddyfais SiC, gellir gwella'n sylweddol effeithlonrwydd trawsnewid yr gwrthdröydd, fel y gall y defnydd o'r ddyfais SiC wella'r filltiroedd o'r cerbyd cyfan yn effeithiol ar gyfer yr un pecyn batri.
Maint bach a dwysedd pŵer uchel
Oherwydd colli dyfeisiadau SiC, gall dyfeisiau SiC gyflawni'r un pŵer allbwn gydag ardal sglodion llai na dyfeisiau Si. Ar yr un pryd, gall dyfeisiau SiC weithredu ar amlder uchel, gan helpu i leihau maint y cydrannau goddefol o gwmpas y ddyfais pŵer. Mae'r gwrthdröydd SiC a ddatblygwyd gan United Electronics yn fwy na hanner cyfaint yr gwrthdröydd Si cymeradwy ar yr un lefel pŵer.
Amlder newid uchel i optimeiddio sŵn y system
Ar hyn o bryd, mae amlder cyfnewid gwrthdro Si yn 5-10 kHz, a bydd y system yn cynhyrchu switsh switsh 5-20 kHz, sy'n hawdd achosi anghysur yn yr ystod amledd y gall y glust dynol ei glywed. Gyda'r ddyfais SiC, trwy gynyddu'r amlder newid i 40 kHz, gall yr amledd sŵn newid a gynhyrchir gan y system fynd yn fwy na'r ystod amledd y gall y glust dynol ei glywed. Ar yr un pryd, mae'r amlder newid yn cynyddu i helpu i leihau'r harmonegau rheoli presennol, gan leihau sŵn electromagnetig a gwella profiad gyrru'r cerbyd.
Ond mae'r defnydd presennol o ddyfeisiadau SiC hefyd yn cyflwyno heriau mawr.
Mae dyfeisiadau SiC yn ddrutach
Gan nad yw'r broses sglodion SiC gyfredol mor aeddfed â Si, yn bennaf ar gyfer cychod 4 modfedd, nid yw'r gyfradd defnyddio deunydd yn uchel, ac mae'r wafer Si sglodion wedi ei ddatblygu i 8 modfedd neu hyd yn oed 12 modfedd. Ar y llaw arall, nid yw'r galw am sglodion SiC ar y farchnad wedi cynyddu eto, ac ar y llaw arall, mae cost sglodion SiC yn gymharol uchel.
Mae datblygiad technoleg pecynnu dyfais SiC yn tueddu i ffwrdd
Ar hyn o bryd, mae nifer o gyflenwyr dyfeisiau pŵer prif ffrwd yn y byd wedi ymchwilio a datblygu sglodion SiC, ond mewn cyferbyniad, mae datblygu technoleg pacio ar gyfer dyfeisiadau SiC ar ei hôl hi. O'i gymharu â sglodion Si, mae sglodion SiC wedi ymwrthedd tymheredd uwch a gall ei thymheredd gweithredu fod yn fwy na 200 gradd. Fodd bynnag, mae'r dechnoleg selio a ddefnyddir yn modiwl SiC yn dal i fod wedi'i gynllunio gyda modiwl Si, ac ni all ei dibynadwyedd a'i fywyd gyfarfod â 200 gradd. Gofynion swydd. Mae amodau'r cais sglodion SiC yn gyfyngedig.
Technoleg amddiffyn gyrfa
O'i gymharu â'r sglodion Si, mae'r gallu i wrthsefyll byr y sgip SiC yn lleihau'n fawr. Felly, er mwyn atal methiant cylched byr y ddyfais SiC yn ystod y llawdriniaeth, mae angen i'r cylched gyrru gael amser ymateb is, a gynigir ar gyfer technoleg diogelu cylched gyrru dyfeisiau SiC. Her fawr.
Dyluniad thermol
Gan fod ardal sglodion SiC unigol yn fach, er mwyn sicrhau allbwn pŵer uchel, mae angen defnyddio mwy o sglodion ochr yn ochr â hynny. Mae gwneud dyluniad cynllun rhesymol y sglodion y tu mewn i'r modiwl i sicrhau bod y cydbwysedd thermol rhwng y sglodion a monitro tymheredd poeth y sglodion yn her fawr.
EMI a phroblemau inswleiddio a achosir gan gyflymder newid uchel
O'i gymharu â dyfeisiau Si, gellir gwella cyflymder newid dyfeisiau SiC yn sylweddol, ac mae'r di / dt a dv / dt yn y broses newid yn cael eu gwella, er bod hyn yn helpu i leihau colli newid y ddyfais, ond ar y llaw arall yn cynhyrchu problemau EMI Difrifol, sut mae dylunio cylched rheoli a chylched hidlo yn briodol i atal EMI hefyd yn fater pwysig. Ar yr un pryd, mae dv / dt uchel yn effeithio'n andwyol ar inswleiddio'r gwyntiau modur, a allai gyflymu heneiddio'r rhannau inswleiddio fel y gwifren enameled a'r cylch inswleiddio, gan ddod â heriau newydd i ddyluniad inswleiddio'r modur.
i grynhoi
Er nad yw'r broses ddyfais SiC gyfredol mor aeddfed â Si, mae datblygu pecyn SiC yn gymharol isel, ac mae pris y ddyfais sawl gwaith yn uwch na Si. Fodd bynnag, gydag aeddfedrwydd technoleg dyfeisiau a'r galw cynyddol am ddyfeisiadau SiC yn y farchnad, bydd yr anfanteision hyn yn cael eu llyfnu'n raddol, ac mae dyfeisiadau SiC yn gynhenid uchel yn gwrthsefyll foltedd, amlder newid uchel, colled isel ac yn y blaen. Mae'r manteision hefyd yn penderfynu y gellir ei ddefnyddio yn fwy a mwy fel deunydd cystadleuol iawn yn y dyfodol.
