พลังงานใหม่รุ่นถัดไปมอเตอร์ควบคุมพัฒนา - ซิกอินเวอร์เตอร์

พลังงานใหม่รุ่นถัดไปมอเตอร์ควบคุมพัฒนา - ซิกอินเวอร์เตอร์

ในตัวควบคุมไดรฟ์ยานพาหนะไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์เป็นส่วนสำคัญในพลังงาน ac/dc แปลง และใช้สำหรับการกู้คืนพลังงานระหว่างขับรถ หรือใช้การเบรกของมอเตอร์ ตลาดกำลังต้องการมากขึ้นสำหรับตัวควบคุมในแง่ของพลังงานโอน พลังงาน และความหนาแน่น ราคา โมไฟเป็นส่วนประกอบสำคัญของอินเวอร์เตอร์เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพในการส่งสูงและความหนาแน่นของพลังงานสูง ปัจจุบัน ของอินเวอร์เตอร์ไดรฟ์ยานพาหนะไฟฟ้าที่เป็นไปตามแบบดั้งเดิมศรี (ซิลิคอน) อุปกรณ์ IGBT (ประตูฉนวนขั้วทรานซิสเตอร์) พลังงานโม การออกแบบมีข้อเสียของการเปลี่ยนความถี่ต่ำและสูญเสียขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นข้อจำกัดของความหนาแน่นกำลังของผู้ขับขี่ยานพาหนะไฟฟ้า

ไฮโล (คาร์ไบด์) มีสามข้อได้เปรียบเหนืออุปกรณ์ศรี: การแบ่งแรงดันไฟฟ้าความแข็งแรง การสูญเสียต่ำ การนำความร้อนสูง ลักษณะเหล่านี้หมายความ ว่า สามารถใช้อุปกรณ์ SiC ในแรงดันสูง สูงสลับความถี่ การใช้งานความหนาแน่นของพลังงานสูง กับการพัฒนาของ SiC เพาเวอร์โมดูลการผลิตระดับ ไฮโลจะมีอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำเหมาะสำหรับการขับขี่ยานพาหนะไฟฟ้า การใช้อุปกรณ์ SiC เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้ได้ความหนาแน่นของพลังงานสูงของยานพาหนะไฟฟ้าควบคุม ในปัจจุบัน การวิจัยมากขึ้น และมีการใช้แอพลิเคชันของ SiC โมดูอินเวอร์เตอร์ขับเคลื่อนมอเตอร์ โตโยต้ามอเตอร์ คอร์ปอเรชั่นได้ใช้โมดู SiC ยานพาหนะไฮบริด

เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ซี การใช้อุปกรณ์ SiC มีข้อดี

ประสิทธิภาพสูงและระยะทางของรถดีขึ้น

เพราะดันเปิดของ SiIGBT แสดงลักษณะไดโอด: แม้ว่าในปัจจุบันมีขนาดเล็ก IGBT มีการเปิดเริ่มต้นที่ขนาดใหญ่แรงดัน ดันเปิดของ MOSFET SiC แสดงลักษณะความต้านทาน: การเปิดแรงดันเป็นสัดส่วนกับปัจจุบันเปิด ลักษณะแตกต่างกันสองบนแรงดันไฟฟ้าของ SiIGBT และ SiCMOSFET กำหนดว่า การสูญเสียการนำของ SiCMOSFET สูงกว่าของ SiIGBT เมื่อปัจจุบันมีขนาดใหญ่มาก และการสูญเสียการนำของ SiCMOSFET ดีกว่าที่ SiIGBT ในปัจจุบันส่วนใหญ่ ช่วงเวลานี้ ในสภาพรถทั้งหมด ส่วนใหญ่เป็นขนาดเล็กทำงานปัจจุบัน และแรงบิดขนาดใหญ่ที่ทำงานบัญชีเงื่อนไขสำหรับสัดส่วนเล็กในสเปกตรัมทั้งถนน กับการพัฒนาของเทคโนโลยี SiC ในการต้านทานของ SiCMOSFET จะดีกว่า SiIGBT ในอนาคต

ดังนั้น หลังจากใช้อุปกรณ์ SiC ประสิทธิภาพการแปลงของอินเวอร์เตอร์มากวัน ดังนั้นสำหรับแบตเตอรี่ก้อนเดิม การใช้อุปกรณ์ SiC ได้อย่างมีประสิทธิภาพสามารถเพิ่มระยะทางของรถทั้งคัน

ขนาดเล็กและความหนาแน่นของพลังงานสูง

เนื่องจากการสูญเสียต่ำของ SiC อุปกรณ์ อุปกรณ์ SiC สามารถบรรลุพลังผลลัพธ์เดียวกัน มีพื้นที่เกล็ดมีขนาดเล็กกว่าอุปกรณ์ศรี ในเวลาเดียวกัน SiC อุปกรณ์สามารถทำงานที่ความถี่สูง ช่วยลดขนาดของชิ้นส่วนเฉื่อยงานรอบอุปกรณ์ไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์ SiC ที่พัฒนา โดยสหอิเล็กทรอนิกส์มีปริมาณมากกว่าครึ่งของอินเวอร์เตอร์ศรีได้รับการรับรองในระดับพลังงานเดียวกัน

เปลี่ยนความถี่สูงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระบบเสียง

ปัจจุบัน ทั่วไปเปลี่ยนความถี่ของอินเวอร์เตอร์ศรี 5-10 kHz และระบบจะสร้าง 5-20 kHz สลับเสียง ซึ่งจะทำให้เกิดความรู้สึกไม่สบายในช่วงความถี่ที่สามารถได้ยิน โดยหูของมนุษย์ กับอุปกรณ์ SiC โดยการเพิ่มการเปลี่ยนความถี่ 40 kHz การเปลี่ยนความถี่สัญญาณรบกวนระบบจะสร้างโดยสามารถเกินช่วงความถี่ที่สามารถได้ยิน โดยหูของมนุษย์ ในเวลาเดียวกัน เปลี่ยนความถี่จะเพิ่มขึ้นเพื่อช่วยลดการปัจจุบันควบคุมเสียงดนตรี จึงช่วยลดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า และการปรับปรุงประสบการณ์การขับขี่ของรถ

แต่ปัจจุบันใช้อุปกรณ์ SiC ยังท้าทายดี

ไฮโลอุปกรณ์มีราคาแพงกว่า

ตั้งแต่กระบวนการชิพ SiC ปัจจุบันไม่เป็นผู้ใหญ่เป็นศรี หลักสำหรับเวเฟอร์ 4 นิ้ว อัตราการใช้ประโยชน์วัสดุไม่สูง และเวเฟอร์ชิศรีได้รับการพัฒนา 8 นิ้วหรือจะ 12 นิ้ว บนมืออื่น ๆ ความต้องการชิ SiC ในตลาดยังไม่เพิ่มขึ้น และคง ทุนของ SiC ชิค่อนข้างสูง

ไฮโลอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์เทคโนโลยีพัฒนาล่าช้าหลัง

ในปัจจุบัน ผู้จำหน่ายอุปกรณ์พลังงานกระแสหลักจำนวนมากในโลกมีวิจัย และพัฒนาชิป SiC แต่ตรงกันข้าม การล่าช้าของการพัฒนาเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์สำหรับอุปกรณ์ SiC หลัง เมื่อเทียบกับชิพศรี ชิพ SiC มีทนต่ออุณหภูมิสูง และอุณหภูมิสามารถเกิน 200 องศา อย่างไรก็ตาม ยังคงมีการออกแบบเทคโนโลยีผนึกที่ใช้ในโมดูล SiC ด้วยศรีโม และความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานเป็น 200 องศา ความต้องการงาน เงื่อนไขการใช้งานชิพ SiC มีจำกัด

เทคโนโลยีการป้องกันรถ

เมื่อเทียบกับชิพศรี short-circuit ทนต่อความสามารถของ SiC ชิลดลงอย่างมาก ดังนั้น ในใบสั่งเพื่อป้องกันการลัดวงจรความล้มเหลวของอุปกรณ์ SiC ในระหว่างดำเนินการ วงจรขับต้องลดเวลาการตอบสนอง ซึ่งมีการนำเสนอเทคโนโลยีการป้องกันของวงจรขับอุปกรณ์ของ SiC ความท้าทาย

การออกแบบ

ตั้งแต่พื้นที่ของ SiC ปเดียวเล็ก เพื่อให้ได้พลังงานสูง จึงจำเป็นต้องใช้ชิปเพิ่มเติมพร้อมกัน วิธีการออกแบบโครงร่างเหมาะสมชิพภายในโมดูลเพื่อให้สมดุลความร้อนระหว่างเบี้ย และตรวจสอบอุณหภูมิจุดร้อนของชิเป็นความท้าทาย

ปัญหา EMI และฉนวนกันความร้อนที่เกิดจากความเร็วสูงสลับ

เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ศรี ความเร็วในการสลับอุปกรณ์ SiC ได้ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และ di/dt และ dv/dt ในกระบวนการเปลี่ยนดี ขึ้น แม้ว่านี้ช่วยลดการสูญเสียที่สวิตช์ของอุปกรณ์ แต่คง จะผลิตอีเอ็มไอที่ร้ายแรง ปัญหา วิธีการอย่างถูกต้องออกแบบการควบคุม วงจรวงจรและกรองการระงับ EMI ยังเป็นประเด็นสำคัญ ในเวลาเดียวกัน dv/dt สูงมีผลต่อฉนวนของขดลวดมอเตอร์ ซึ่งอาจเร่งริ้วรอยส่วนที่เป็นฉนวนเช่นสายคอล์ยและแหวนฉนวน จึง นำความท้าทายใหม่กับการออกแบบฉนวนของมอเตอร์

รวม

แม้ว่ากระบวนการอุปกรณ์ SiC ปัจจุบันไม่ได้เป็นศรี ค่อนข้างจะ lagging การพัฒนาแพคเกจ SiC และราคาของอุปกรณ์หลายครั้งสูงกว่าที่ศรี อย่างไรก็ตาม กับอายุของอุปกรณ์เทคโนโลยีและความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับอุปกรณ์ SiC ในตลาด ข้อเสียเหล่านี้จะได้ค่อย ๆ แผ่กระจายออก และอุปกรณ์ SiC มีประมาณสูงทนต่อแรงดันไฟฟ้า สลับความถี่สูง ต่ำสูญเสียและ ข้อกำหนดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายขึ้นและเป็นวัสดุที่มีการแข่งขันในอนาคต