Դիմումներ

Փոփոխական հաճախության դրիվը (VFD) լայնորեն օգտագործվում է արդյունաբերող և ավտոմոբայլի ոլորտներում։ Կարևորագույն տեխնոլոգիան բարձր հաճախության պալսային շիրջանաչափությունն է (PWM), որը իրականացվում է կիսահանդիսական վարակների օգտագործմամբ։ Հիմնականում, երկու մակարդակի ինվերտորներ՝ 4-16 kHz շիրջանաչափության միջակայքում գործում, առաջացնում են եռանդամ սինուսոիդալ հիմնական տասնավորներ կամ հաaneanականներ՝ դրիվերի մոտորները աշխատեցնելու համար։ 400V-ից բարձր բուս մեծությամբ, IGBT-ները գլխավորում են կիրառման ոլորտում։ SiC MOSFET-ների լայն տարածքի հայտնաբերությամբ, սարքերի գերակայության վերջավոր արդյունքը արագորեն դึงեցրեց դրիվերի զարգացման վրա։ SiC MOSFET-ը կարող է նվազեցնել շիրջանաչափության կորսանքը մոտ 70%-ով իր համատարած Si IGBT-ից, կամ հասնել նույն արդյունքին՝ շիրջանաչափության մոտ 3x բարձր հաճախությամբ։ SiC MOSFET-ները, որոնք վարունքի միջոցով վարվում են, չունեն IGBT-ների PN հանգույցի տարածության կորսանքի, որը նվազեցնում է վարունքի կորսանքը, մասնավորապես լայն բեռների դեպքում։ Բարձր հաճախությամբ PWM-ի և բարձր դրիվերի հիմնական հաճախությամբ, մոտորը կարող է դիզայնվել մեծ միավորներով՝ նվազեցնելով մոտորի չափսերը։ 8 միավորներով մոտորը կարող է նվազեցնել չափսերը՝ 2 միավորներով մոտորից մոտ 40%-ով նույն ելակետային ուժով։ Բարձր շիրջանաչափությունը հնարավորություն է տալիս բարձր խտությամբ մոտորի դիզայնը։ Այս արդյունքները ցույց են տալիս SiC MOSFET-ների մեծ պոտենցիալը՝ բարձր արագությամբ, բարձր արդյունքությամբ և բարձր խտությամբ դրիվերի կիրառման ոլորտում։ Tesla Model 3-ի վրա SiC MOSFET-ների հաջող կիրառումը նշանակում է սկսել է SiC-ական դրիվերի դարը։ Տեսակավորությունը ուժեղ է, որ SiC MOSFET-ները կգլխավորեն ավտոմոբայլի տրակցող կիրառություններում, մասնավորապես 800V ակումուլյատորներով մեքենաներում, և կստանան ավելի մասնակիցների դեպքում՝ արդյունաբերող բարձրագույն կիրառություններում։

ՍիC ՄՕՍՖԵՏ-ների առավելությունները լիարժեքորեն օգտագործելու համար, պահանջվում է բարձրացնել կարգավոր չափով դիսկրետացման արագությունը (dv/dt) և դիսկրետացման հաճախությունը իրական IGBT-ական լուծումներից։ Անգամային SiC ՄՕՍՖԵՏ-ների մեծ պոտենցիալի համար, սակայն, սարքերի կիրառությունը դեռևս սահմանափակված է իրական մոտորային տեխնոլոգիայով և շարժիչի համակարգի կառուցվածքով։ Գոնե մոտորներն ունեն բարձր կապույտ ինդուկտիվություն և մեծ պարազիտային կապակիտիվություն։ Երեք փուլային կաբել, որը միացնում է մոտորն ինվերտորին, հիմնականում ձևավորում է LC շղթա, ինչպես ցույց է տրված ստորև։ Բարձր dv/dt մեծությունը ինվերտորի արտադրանքում կարող է արտացոլել LC շղթան և մոտորի արտադրանքներում կարող է արտացոլվել մինչև երկու անգամ ինվերտորի արտադրանքից ավել։ Դա ավելիացնում է մոտորի կապույտների վրա վոլտաժի ստրեսը։

Երբ ինվերտորը անմիջապես կցված է մոտորին, կաբելի լարի վոլտաժի հանգույցը ավելի չկանցնի։ Սակայն, բարձր dv/dt վոլտաժի փոփոխությունը կհասնի ներքնակշռին ուղիղ կապով, ինչը կարող է արագացնել ներքնակշռի состаривание-ը։ Ավելի ուշ, բարձր dv/dt վոլտաժը կարող է ներկայացնել կունդի հասարակություն և նպաստել կունդի ստորագրությունը և առանց պահանջի սխալը։

Մեկ այլ հնարավոր խնդիր է EMI-ն։ Բարձր dv/dt և բարձր di/dt կարող են ներկայացնել բարձր էլեկտրոմագնիսական 섭ականքի արտահայտություն։ Բոլոր դիզայնները պետք է հաշվեն այս արդյունքներից IGBT և SiC հիմնված լուծումների համար։

Այս խնդիրների ուղղակի միջոցավելու համար տարբեր տեխնիկական մեթոդներ են զարգացրել։ Եթե մոտորը և ինվերտերի հղումը պետք է տարածենք, `dv/dt` կողմնակի ֆիլտերը կամ սինուսոիդալ ֆիլտերը դժվարաբեր լուծում է, բայց ավելացնում է որոշ արժեքներ։ Մոտորի ձևավորման ինքնուրույնությունը դարձել է ավելի արդյունավետ, քանի որ IGBT ինվերտերը դառնացին անվան օգտագործելի։ Գնահատելիորեն լավ ինսոլյուցիացված մագնիսական գլուխների և մոտորի կոիլի կառուցվածքի դարձանքի հետ միասին՝ մոտորների `dv/dt` մանրամասների սեփական կարողությունը դարձավ նշանակալիորեն ավելի լավ՝ սկսած մի քանի V/ns-ից, և վերջապես կհասնի 40-50V/ns-ին։ SiC-ից կազմված ինվերտերը շատ արդյունավետ են՝ ստորև 98.5%-ով 40kHz-ում և 99%-ով 20kHz-ում։ Դրիվերի կորստի պատճառով՝ ինտեգրացված մոտորի դրիվը դարձավ հնարավոր և առաջագրված համակարգային լուծում՝ որը առանց որևէ կաբելի և տերմինալային համապատասխանության միջոցավ նվազեցնում է համակարգի չափսերը և արժեքները։ Կամայականորեն փակված ինվերտերի դրիվերն և մոտորները դարձավ эффեկտիվ միջոց ԷՄՀ արտադրության նվազեցման համար։ Բեարինգի հասցեն կարող է հեռացվել՝ մոտորի առանցքը կոնտակտավորելով ստատորին իրականացված գրոնցով կամ սանդղակով։ Կոմպակտ բարձր արդյունավետությամբ, ցածր կշիռով և ինտեգրացված մոտորի դրիվերն հայտնի են ինդուստրիական ռոբոտներում, աերական և ջրունդում գտնվող դրոններում և այլն։

Դիվանդակ համակարգի չափսերի նվազումից դուրս, SiC MOSFET-ները նաև բարձր արագությամբ դիվանդակում հնարավորություն տալիս են: Բարձր արագությամբ դիվանդակները ավտոմոբայլ, օդանավային, սպինդլերի, качեների և կոմպրեսորների միջև շարունակությամբ աճում են հետաքրքրությունը: Բարձր արագությամբ դիվանդակները դեռևս դարձան արտանում են մի քանի նշված կիրառումների համար, իսկ որոշ նիշերի կիրառումներում՝ բարձր արագությամբ դիվանդակների ներդրումը բարձրացրել է հասարակությունները և հնարավորությունները՝ արտադրանքի որակի և արտադրանքի նորության միջոցով:

Ներդրված Դիվանդակային Կիրառումներ

Սինուսոիդային դիվանդակ տարածելու համար VFD-ի վարունգավորման հաճախությունը պետք է լինի գոնե 50 անգամ ավելի բարձր, քան AC հասցեի հաճախությունը: Այդպիսով, վարունգավորման հաճախությունը, բոլոր զույգերը և մոտորի արագությունը ունեն հետևյալ կապը:

f_PWM = 50∙ Pole-Pair ∙ rpm /60

Դատող է, որ ըստ օրինակի, համարյալ 4-բևեռ մոտորի դեպքում, հասնելու համար 10 կրպմ-ին, f_PWM-ն պետք է լինի 16.6kHz, որը մոտ է IBE-ի առավելագույն ցիկլացումի հաճախությանը։ Այսպիսով, ցանկացած մոտորի արագության դեպքում, որը գերազանցում է 10 կրպմ-ը, SiC MOSFET-ները դարձնում են նշանակալի կամ միակ վավեր ընտրություն։ Մոտորի ուժի խտության ավելացումը հաճախ կատարվում է բևեռազույթի թվի ավելացմամբ, ինչը պահանջում է դեռևս բարձր ցիկլացումի հաճախություն։ SiC-ի կիրառումը կարող է արագացնել մոտորների նոր կարգի դիզայնային դրամանքների և նորությունների շրջանակը։