در چشم انداز به سرعت در حال تحول انرژی های تجدید پذیر،سیستم ذخیره انرژی(ESS) به عنوان یک ستون حیاتی برای پایداری شبکه ظاهر شده است. در قلب هر ESS، سیستم تبدیل توان (PCS)، تجهیزات اصلی مسئول تبدیل دو طرفه برق AC/DC قرار دارد. عملکرد، کارایی و قابلیت اطمینان PCS به شدت توسط سوئیچ های نیمه هادی قدرت زیرین آن تعیین می شود. در حال حاضر، دو فناوری اصلی بر این فضا تسلط دارند: ترانزیستورهای دوقطبی دروازه ای عایق شده مبتنی بر سیلیکون (SiC IGBTs) و نسل بعدی ماسفتهای کاربید سیلیکون (SiC).
پیشرفت SiC: راندمان بالاتر و حداقل تلفات
با این حال، از آنجایی که نیازهای ذخیرهسازی انرژی به سمت چگالی توان بالاتر و یکپارچگی بیشتر پیش میرود، دستگاههای مبتنی بر سیلیکون{0}}به محدودیتهای فیزیکی خود نزدیک میشوند. اینجاست که ماسفتهای کاربید سیلیکون (SiC) به عنوان یک نیروی مخرب وارد عمل میشوند. سیلیکون کاربید به عنوان یک نیمه هادی باندگپ گسترده (WBG)، دارای خواص ذاتی مواد است که به آن اجازه می دهد در فرکانس های سوئیچینگ به میزان قابل توجهی کار کند در حالی که تلفات انرژی سوئیچینگ را تا 50 تا 70 درصد در مقایسه با IGBT های سنتی کاهش می دهد.
فراتر از کارایی، دستگاههای SiC رسانایی حرارتی بالاتری از خود نشان میدهند و میتوانند دمای عملیاتی بسیار بالاتری را تحمل کنند. از آنجایی که SiC گرمای اتلاف کمتری تولید میکند، مهندسان میتوانند رادیاتورهای خنککننده سنگین را به میزان قابل توجهی کاهش دهند یا حتی از سیستمهای خنککننده پیچیده مایع-به خنککننده هوای اجباری سادهتر تبدیل شوند.
انتقال 800 ولت و راه به سمت جریان اصلی آینده
صنعت در حال حاضر شاهد یک تغییر معماری عظیم به سمت پلت فرم های باتری 800 ولت-و حتی 1500 ولت{3}}ولتاژ بالا{4}} برای به حداکثر رساندن توان و به حداقل رساندن تلفات کابل است. در این آستانههای ولتاژ بالا، IGBTهای سنتی از تلفات سوئیچینگ فزاینده رنج میبرند، که اغلب به توپولوژیهای پیچیده چند- سطحی نیاز دارند که آسیبپذیری سیستم را افزایش میدهد. ماسفتهای SiC، با قدرت میدان الکتریکی شکست بالا، این محیطهای ولتاژ بالا را بدون زحمت با طرحهای سادهتر و زیباتر مدار اداره میکنند.
در نتیجه، SiC به سرعت در حال انتقال از یک جایگزین برتر به مسیر اصلی ارتقاء صنعت است. در حالی که تراشههای SiC در حال حاضر هزینه قطعات مستقل بالاتری نسبت به IGBT دارند، صرفهجویی کلنگر از طریق محفظههای کوچکتر، کاهش مدیریت حرارتی و صرفهجویی در طول عمر انرژی، یک مورد اقتصادی قانعکننده است. با حرکت رو به جلو، SiC آماده است تا به تدریج جایگزین IGBT های سنتی در برنامه های کاربردی با توان متوسط-تا-بالا شود و در نهایت به پیکربندی استاندارد برای سیستم های ذخیره انرژی در مقیاس تجاری، صنعتی و کاربردی در سراسر جهان تبدیل شود.