Đi-ốt SiC giúp máy biến đổi điện trở nên hiệu quả hơn

28/10/2013

Siemens và các đối tác nghiên cứu đã thành công trong việc tăng thêm 10% hiệu quả cho bộ biến đổi tần số bằng cách sử dụng loại đi-ốt cacbua silic (SiC) mới.

Siemens và các đối tác nghiên cứu đã thành công trong việc tăng thêm 10% hiệu quả cho bộ biến đổi tần số bằng cách sử dụng loại đi-ốt cacbua silic (SiC) mới. Trong dự án MV-SiC mới kết thúc thời gian gần đây, các đi-ốt này đã được thử nghiệm trong các loại máy biến đổi điện dùng cho các bộ truyền động lớn. SiC làm giảm mức độ phức tạp của hệ thống vì nó chỉ gây ra ít thiệt hại, đo đó sẽ tăng tính hiệu quả năng lượng. Một kết quả khác đó là tần số chuyển mạch của bộ chuyển đổi dòng điện có thể tăng lên khoảng 1/3, làm tăng hiệu suất và phạm vi chạy của bộ truyền động. Siemens đã quản lý và điều hành dự án này với số tài trợ được cấp bởi Book Giáo Dục và Nghiên Cứu Liên Bang Đức. Dự án là một phần của chương trình về Năng Lượng Điện Tử Nhằm Nâng Cao Hiệu Quả Năng Lượng.

Với các máy biến đổi tần số, các mô-tơ điện có thể hoạt động ở nhiều tốc độ khác nhau. Khi được sử dụng cho các máy bơm cỡ lớn, máy nén khí hoặc tàu thủy, các mô-tơ này chỉ tiêu thụ 70% điện năng ít hơn so với các loại mô-tơ không có bộ phận kiểm soát tốc độ. Giả như các bộ truyền động của những loại máy này có công suất khoảng vài MW để sản xuất thì việc tiết kiệm như vầy quả là đáng kể. Công suất ở quy mô đó đòi hỏi các máy biến đổi dòng điện phải tạo ra điện áp khoảng vài ki-lô vôn (kV). Trước đây, những máy biến đổi dòng điện tương tự được làm bởi chất bán dẫn silicon thông thường. Trong quá trình thực hiện dự án, đối tác Infineon, Curamik Electronics, TU Dresden và các chuyên gia đến từ Viện Công Nghệ Siemens và Ban Nghiên Cứu Công Nghệ Toàn Cầu (CT) đã tiến hành nghiên cứu các mô-đun đi-ốt dựa trên loại vật liệu cacbua silic (SiC) bán dẫn để có thể giảm bớt 6.5 kV điên áp và có thể chịu được dòng điện lên đến 1.2 kA.

Bằng cách kết nối hai cực của chip đi-ốt cao áp song song với nhau, mô-đun đi-ốt SiC hoàn toàn có thể được đạt được các thông số như mong muốn. Để tối ưu hóa sự chuyển đổi, các bên đối tác đã tạo ra một bảng mạch số hoàn toàn cho phép họ đạt được tần số chuyển đổi cao và tốc độ chuyển đổi cao, do đó làm giảm bớt sự thất thoát điện năng. Công việc này được hực hiện bởi Siemens CT, tập trung chủ yếu vào xử lý nhiệt năng của các con chip và các mô-đun đi-ốt. Đó là những nhân tố quyết định đối với độ tin cậy và tuổi thọ của mô-đun đi-ốt vì điện áp trong khâu thực hiện sẽ giảm xuống trong khi nhiệt độ của đi-ốt SiC tăng lên.

Các chuyên gia của Viện Công Nghệ Truyền Động Siemens đã thử nghiệm các mô0đun mới này như loại đi-ốt trung điểm trong máy biến đổi điện Sinamics GM150. Hệ thống biến đổi dòng điện dành cho bộ truyền động đơn được thiết kế với mô-đun đi-ốt SiC công suất 6.5 kV, có thể giảm độ phức tạp và các yêu cầu về vật liệu trong thiết kế, do đó làm tăng tính hiệu quả của sản phẩm.

Thanh Thảo (Theo Phys.org)

Đi-ốt SiC giúp máy biến đổi điện trở nên hiệu quả hơn

Thông báo nhận hồ sơ các Giải thưởng hiệu quả năng lượng năm 2024

Tiêu chuẩn ISO 50001 cải tiến hiệu suất và tiêu thụ năng lượng cho doanh nghiệp

Bản quyền thuộc Vụ Tiết kiệm năng lượng và Phát triển bền vững, Bộ Công Thương