La sostituzione dei motori a combustione con apparecchiature elettriche rappresenta una grande opportunità per l'elettronica di potenza, ma anche una sfida. La più grande di queste è probabilmente la richiesta di una maggiore efficienza, dettata da ragioni sia economiche che ambientali. Dal punto di vista della tecnologia implementata nei dispositivi di elettronica di potenza, i materiali in grado di fornire questa maggiore efficienza, come il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN), stanno assumendo un ruolo sempre più importante, risultando ideali per commutazioni rapide e a basso consumo energetico. Gli inverter solari, come quelli che incorporano componenti in SiC, e i caricabatterie basati su circuiti in GaN ne sono due esempi.

Elevata potenza per centimetro cubo

Un altro fattore chiave per l'elettrificazione è la densità di potenza, poiché lo spazio disponibile è limitato in molte applicazioni. Si pensi, ad esempio, agli innumerevoli dispositivi portatili alimentati da piccole batterie o ai veicoli elettrici, che dedicano la maggior parte del loro spazio all'abitacolo e le cui batterie non possono essere troppo grandi o troppo pesanti. È stato dimostrato che una maggiore frequenza di commutazione nella conversione dell'energia elettrica (sia CC/CA, CC/CC, CA/CC o CA/CA) consente di realizzare sistemi di alimentazione più piccoli, ma ciò comporta il rischio di generare perdite significative e, di conseguenza, calore. 

Questo ci riporta al tema dell'efficienza, nonché all'adozione di soluzioni innovative relative alle topologie dei circuiti e al packaging, in grado di fornire l'energia necessaria in modo affidabile, sicuro e per il periodo di tempo più lungo possibile. Inoltre, queste soluzioni non devono generare rumore o interferenze elettromagnetiche che possano danneggiare altri dispositivi nelle vicinanze, pertanto devono essere conformi a normative rigorose che impongono l'installazione di filtri EMI/RFI, se necessario.

Una topologia ben nota per ridurre le perdite di commutazione e la distorsione è la modulazione a larghezza di impulso (PWM), e in particolare una versione avanzata chiamata PWM a vettore spaziale (SVPWM), che contribuisce ad aumentare l'efficienza e a migliorare la qualità della forma d'onda. Questa topologia è utilizzata da Salicru nei suoi inverter solari EQUINOX. I componenti SiC menzionati in precedenza sono utilizzati anche negli inverter Salicru.

Un ultimo aspetto degno di nota in questa panoramica sulle tendenze dell'elettronica di potenza è la sua crescente integrazione con l'ambiente digitale, in particolare con l'Internet delle Cose (IoT). La rapida crescita del numero di dispositivi connessi all'IoT ha raggiunto il settore dell'elettronica di potenza attraverso la comunicazione tra apparecchiature basata sul cloud, facilitando e migliorando il monitoraggio. Questo fattore, particolarmente rilevante dal punto di vista della sicurezza quando si gestiscono tensioni, correnti e livelli di potenza elevati, è esemplificato dalle soluzioni Nimbus di Salicru, utilizzate, ad esempio, nei sistemi UPS (gruppi di continuità) per la gestione remota, gli avvisi di guasto, il monitoraggio dello stato di salute delle apparecchiature e la manutenzione preventiva. L'elettronica di potenza svolge un ruolo che va ben oltre la semplice fornitura di energia in corrente continua o alternata: questa fornitura deve essere affidabile, efficiente, economicamente vantaggiosa e sicura. Tutto ciò richiede alle aziende del settore di implementare le tecnologie più avanzate per proteggere e migliorare la propria competitività.

Articolo fornito da SALICRU