Laminatsiyalangan avtobus barlari adashgan induktivlikni optimallashtirish bo'yicha qo'llanma: SiC invertorlarida kuchlanish ko'tarilishini va kommutatsiya yo'qotishlarini qanday kamaytirish mumkin

Energiya elektron tizimlarini an'anaviy kremniy IGBT'laridan kremniy karbid (SiC) qurilmalariga o'tkazishda asta-sekin asosiy masala paydo bo'ldi: SiC qurilmalari juda tez almashinish tezligiga ega, ammo tizimdagi adashgan indüktans ishlashga jiddiy to'sqinlik qilishi mumkin. Adashgan induktivlik tufayli yuzaga keladigan kuchlanishning keskin ko'tarilishi va yuqori{1}}chastotali tebranishlar nafaqat qurilma xavfsizligiga tahdid soladi, balki SiC ning ishlash afzalliklarini sezilarli darajada kamaytiradi. Yuqori -zichlikdagi laminatlangan shinalar bu muammoni hal qilishning asosiy tuzilmaviy yechimidir. Ushbu maqolada laminatlangan shinalar induktivlikni kamaytirishi va ularni amaliy qo'llanmalarda qanday tanlash mumkinligi tushuntiriladi.

I. SiC qurilmalari tezroq bo'lsa-da, adashgan indüktans asosiy to'siq bo'ladi.

SiC MOSFETlar silikon qurilmalarga qaraganda o'n baravar tezroq tezlikda almashadi, bu esa yuqori quvvat zichligi va samaradorligini ta'minlaydi. Biroq, tanganing boshqa tomoni shundaki, tezroq almashtirish oqimning yuqori o'zgarishiga olib keladi (di / dt). Formulaga ko'ra, V=L × di/dt, hatto bir necha nanoenriyali adashgan induktivlik qurilma bo'ylab yuzlab voltsli kuchlanish ko'tarilishini keltirib chiqarishi mumkin. Bu shinalar kuchlanishiga o'rnatiladi va agar ular qurilmaning chidamli kuchlanish chegarasidan oshib ketsa, ular buziladi va yonib ketadi.

Muammoli tomoni shundaki, adashgan indüktans SiC qurilmalarining chiqish sig'imi bilan ham rezonanslasha oladi va bu yuqori chastotali tebranishlarni (qo'ng'iroqlar) hosil qiladi. Ushbu tebranish kommutatsiya yo'qotishlarini oshiradi va qurilmaning qizib ketishiga olib keladi, shuningdek kuchli elektromagnit parazitlarni keltirib chiqaradi, bu esa tizimning EMC sertifikatidan o'tishiga to'sqinlik qiladi. Xavfsizlik uchun muhandislar ko'pincha murosaga kelishlari kerak: yo chidamliligi yuqori bo'lgan modullarni tanlang (narx va yo'qotishlarni oshiring) yoki almashtirish tezligini sekinlashtirish uchun eshik qarshiligini oshiring (to'g'ridan-to'g'ri SiC ning yuqori{3}}chastota afzalliklarini yo'qotadi). Uch qavatli laminatlangan shinalarning paydo bo'lishi ushbu muammoni tizimli darajada bartaraf etishga qaratilgan.

II. Nima uchun yuqori quvvat konvertoridagi laminatlangan shina induktivlikni pasaytiradi?

An'anaviy shinalar ikkita alohida o'tkazgichga ega bo'lib, ular oldinga va teskari oqimlarga ega. Ular yaratadigan magnit maydonlar bir-birini bekor qila olmaydi, natijada yuqori indüktans paydo bo'ladi. Yuqori quvvat o'tkazgichdagi laminatlangan shinaning asosiy g'oyasi to'g'ridan-to'g'ri va teskari o'tkazgichlarni bir joyga to'plash va ularni bir-biriga juda yaqin qilishdir. Hozirgi yo'nalishlar qarama-qarshi, magnit maydon yo'nalishlari ham qarama-qarshi; ikkita magnit maydon bir-birini bekor qilib, adashgan indüktans-an'anaviy yechimlarning o'ndan biriga yoki undan ham kamroqiga kamaytiradi.

Mahsulot tasnifi nuqtai nazaridan, laminatlangan shinalar oddiy o'tkazuvchan shinalar emas, balki aniq mo'ljallangan tuzilishga ega bo'lgan passiv quvvat komponentlari. Qatlamlar soniga qarab, umumiy tuzilmalar uch, to'rt va hatto beshta qatlamni o'z ichiga oladi. Qatlamlar qancha ko'p bo'lsa, oqim yo'li shunchalik ixcham bo'ladi va indüktans past bo'ladi. İnverterdagi asosiy ulanish komponenti sifatida uning indüktans qiymati to'g'ridan-to'g'ri butun inverterning dinamik ishlashining yuqori chegarasini aniqlaydi.

III. Turli xil dastur stsenariylari uchun laminatlangan avtobus panjaralarini qanday tanlash mumkin?

Tanlashning asosiy mantig'i: birinchi navbatda kuchlanish darajasini, so'ngra joriy quvvatni va nihoyat o'rnatish joyini hisobga oling.

Yangi energetik transport vositalari hozirda laminali avtobus barlari uchun-eng tez rivojlanayotgan dastur maydoni hisoblanadi. Elektr avtomobillari uchun qatlamli avtobus barlari avtomobilning tebranish darajasi va harorat aylanishi talablariga- javob bergan holda, juda kichik boʻshliqda yuzlab amper tokni oʻtkazishi kerak. Ular odatda past indüktans va yuqori ishonchlilikni muvozanatlash uchun ko'p qatlamli kompozit tuzilmalardan foydalanadilar.

Temir yo'l tranziti sektori juda yuqori xavfsizlik talablariga ega. Metro laminali avtobus barlari er osti tunnellarining yopiq muhitida elektromagnit parazitlarni nazorat qilishda portlashdan-, yong'indan-va korroziyadan- himoyalanish bo'yicha qat'iy standartlarga javob berishi kerak. Shuning uchun ko'pincha yuqori kuchlanishli portlash-proof invertor shinalari kabi himoya dizayniga ega mahsulotlar tanlanadi.

Uch darajali invertorlar kabi murakkab topologiyalar uchun uch darajali invertorlar uchun qatlamli shinalar bitta shina ichida bir nechta ijobiy va manfiy shinalarni birlashtirishi kerak, buning natijasida strukturaviy murakkablik yuqori va qatlamlararo izolyatsiya va hizalanish aniqligi uchun yanada qattiqroq talablar qo'yiladi. Murakkab shina o'rnatish uchun laminatlangan shinalar sanoat chastota konvertorlari, energiya saqlash tizimlari va boshqa ilovalar uchun mo'ljallangan va moslashtirilgan ko'p{3}}tarmoqli dizaynlarni qo'llab-quvvatlaydi.