Исследователь Ли Ванг разработал интеллектуальный драйвер затвора для переключающих компонентов силового преобразователя, что значительно увеличило срок службы и надежность силовых преобразователей.
Преобразователи силовой электроники проникают в повседневную жизнь во многих местах. Эти электронные преобразователи преобразуют электрическую энергию от батарей или сети в соответствующие напряжения и токи для электроприборов , таких как светодиодное освещение, электродвигатели , процессоры и источники питания для центров обработки данных. Однако при выходе из строя силовой электроники эти устройства выходят из строя. Исследователь Ли Ванг разработал интеллектуальный драйвер затвора для компонентов переключателя в силовом преобразователе , что значительно увеличило срок службы и надежность силовых преобразователей.
С ростом темпов глобальной электрификации силовые электронные преобразователи все больше проникают в широкий спектр приложений, таких как автомобилестроение, интеллектуальные сети, тяга, возобновляемые источники энергии , аэрокосмическая промышленность, здравоохранение и портативное оборудование. В последние годы в силовые преобразователи (например, преобразователи, используемые для работы пластинчатого столика в литографических машинах ASML или питания сканеров МРТ) встраивается все больше силовых выключателей для увеличения мощности обработки и точности выходных данных.
Ошибка старения
Выключатель питания — один из самых уязвимых компонентов; следовательно, срок службы этих устройств существенно влияет на надежность или доступность преобразователей силовой электроники. Одним из механизмов отказа силовых выключателей является отказ из-за старения из-за колебаний температуры , который обычно происходит через несколько лет.
Например, в полностью электрическом городском автобусе выключатель питания остывает на каждой остановке и нагревается при ускорении, что создает колебания температуры до 50°C. Если предположить, что городской автобус ходит 12 часов в день и останавливается каждые 2,5 минуты, выключатель питания прослужит менее 10 лет из-за этих колебаний температуры.
В литографических машинах ASML стадия подложки движется с частотой до 10 Гц с очень высокой скоростью и ускорением, создавая колебания температуры до 25°C. Здесь при круглосуточной работе срок службы силового выключателя составит менее пяти лет. Износ выключателя питания, вызванный колебаниями температуры, является основной причиной проблемы старения при нормальной работе.
Шаги к более надежной силовой электронике
Доктор философии Вана. исследования, направленные на разработку интеллектуального драйвера затвора и связанного с ним метода управления силовыми ключами, чтобы регулировать их потери для активного снижения колебаний температуры. Кроме того, драйвер затвора обеспечивает гибкую интеграцию в силовые преобразователи и работает автоматически в зависимости от условий эксплуатации, например, большая или малая нагрузка. Результаты исследования показывают увеличение срока службы силовых ключей на 53 % в приводе электродвигателя, работающем в высокоскоростном сценарии, и на 42 % в низкоскоростном сценарии.
Это исследование способствует созданию более надежных преобразователей силовой электроники. В будущем исследования будут продолжены и приведут к созданию лучших и более надежных преобразователей силовой электроники с увеличенным сроком службы компонентов силового переключателя.
10 марта Ли Ван защитил докторскую диссертацию на тему «Снижение теплового напряжения силовых транзисторов. Динамическое управление затвором на основе моделей в применении к электродвигателям».
Теги: двигатель, микроэлектроника
