Applications

Inversor Frecuentiae Variabilis (VFD) latissime in areis industrialibus et automotivis usus est. Technologia principalis est modulatio latitudinis pulsuum (PWM) altae frequentiae per semiconductores commutatores. Praecipue, inverteres biduales ad frequentias commutationum inter 4 et 16 kHz operantes generant tresphasales fundamentales voltages aut currentes sinusoidales ad motus impellendos. Pro voltagiis bus supra 400V, IGBTs applicationem dominantur. Cum apparitione semiconductorum latioris bandae SiC MOSFETs, praestantia superior commutationis harum celeriter magnam attentionem in evolutione motorum impellentium traxit. SiC MOSFET potest amittere circa 70% minus quam eius similis Si IGBTs vel eandem efficientiam ad triplam frequentiam commutationis attingere. SiC MOSFETs, quae ut resistor comportantur, careant voltage drop junctionis PN IGBTs, quod amissionem conductionis minuit, praesertim sub oneribus levis. Cum maioribus frequentiis PWM et maioribus fundamentalibus frequentiis motorum possibilibus, motor designari potest cum maiore numero poli ad dimensionem motoris minuendam. Motor octo-polus potest dimensionem suam minuere per 40% comparatione cum motore bi-polus eadem vi output. Alta frequentia commutationis densitatem motoris designat. Hae performance magna potentialia SiC MOSFETs in applicationibus motorum velocitatis altioris, efficientiae maioris et densitatis maioris ostendunt. Successiva applicatio SiC MOSFETs in Tesla Modello 3 initium aevi motorum impellentium basatorum in SiC notavit. Tendency fortis est ut SiC MOSFETs dominentur applicationibus tractus automotivis, praesertim in vehiculis cum batteriis 800V et majorem partem applicationum industrialium altioris finis capiant.

Ut plene exploretur commodum SiC MOSFETs, velocitas commutationis (dv/dt) et frequentia commutationis debet augeri per ordinem magnitudinis vel amplius a praesentibus solutionibus basatis in IGBT. Nisi grande potential sit apud SiC MOSFETs, applicatio dispositivorum adhuc limitatur a praesenti technologia motorum et structura systematis impulsionis. Plures motores magnam inductanciam involventium et grandem capacitatem parasiticam habent. Cablum triphasicum connectens motorem ad invertere essentialiter circuitum LC format, ut infra monstratur. Magna dv/dt voltus in output inverteris potest excitare circuitum LC, et voltagium acumen in terminis motoris possit resonare usque ad duplum voltagii output inverteris. Id addit significativam tensionem voltagii in involventibus motoris.

Quando inversor directe ad motorem coniungitur, voltale caviillationis amplius non existit. Tamen, altus dv/dt voltalis mutatio directe ad volutas applicabitur ut infra depictum est, quod potest accelerare senectutem volutarum. Praeterea, altus dv/dt voltalis potest inducere currentem rotatoris et causare erosionem et praematuram defectum rotatoris.

Alius potentialis problematis est EMI. Altus dv/dt et altus di/dt possunt inducere maiorem emissionem interferentiae electromagneticae. Omnes designes oportet has effectus considerare tam pro solutionibus IGBT quam SiC basatis.

Ut has quaestiones mitigentur, variae technicae inventae sunt. Si motor et inverter driver separari debent, dv/dt filum aut sinusoidale filum efficax solutio est, sed cum aliquo addito costa. Ipsi designatio motoris melioravit se ex quo inverteres IGBT commercialem praebuerunt. Meliore insulata magnetica filo et meliore structura et methodis motoris coil winding, capacitas tractandi dv/dt motoris substanter meliorata est ab initio paucis V/ns et tandem ad finem 40-50V/ns perveniet. Inverteres fundatae in SiC valde efficientes sunt, efficientia saepe ad 98.5% pertingit ad 40kHz et ad 99% ad 20kHz. Propter amissio driver, integratus motor drive factibilis fit et attractiva systematis solutio, quae omnes cables et terminales conexiones eliminat et systematis magnitudinem et costam minuit. Totaliter clausus inverter driver et motor via efficax est ut emissionem EMI minuat. Currentes axis per connexione axis motoris ad stator per spring aut brush terrestris evadere possunt. Compacti, highly-efficient, leves et integrati motor drives late utuntur in robotibus industrialibus, aeriferis et subaquaticis dronis, etc.

Praeter reductionem magnitudinis systematis propulsionis, SiC MOSFETs permitiunt etiam altam velocitatem propulsionis. Alta velocitas propulsionis accepit crescentem interest in automotivo, aeronautico, fusis, pompa et compressores. Alta velocitas propulsionis facta est status artis pro quibusdam ex praedictis applicationibus, dum in quibusdam nicchia applicatione, adoptio altae velocitatis propulsionis potuerit incrementum performance et capacitates in terminis qualitatis producti et innovationis producti.

Applicationes Propulsionis Integratae

Ut sinusoidalem propulsionem suavem praestet, frequentia commutationis VFD debet esse saltem 50 vicibus maiorem quam frequentia correntis alternae. Itaque, inter frequentiam commutationis, copulam poli et velocitatem motoris est sequens relatio:

f_PWM = 50∙ Copula-Poli ∙ rpm /60

Vim neque, pro communi motore 4-poli, ut ad 10 krpm perveniat, f_PWM esse debet 16.6kHz, quod est circa maximam frequentiam commutationis IGBT. Propterea, pro qualibet velocitate motoris super 10 krpm, SiC MOSFETs fiunt praeposita vel unica valida optio. Ad incrementum densitatis potentiae motoris, numerus parium poli communiter augetur, quod requirit etiam maiorem frequentiam commutationis PWM. Applicatio SiC impulsum dabit novae rotationi meliorationis et innovationis in designio motoris.