Замена двигателей внутреннего сгорания электрическим оборудованием открывает большие возможности для силовой электроники, но также и создает определенные трудности. Наибольшая из них, вероятно, связана с необходимостью повышения эффективности, обусловленной как экономическими, так и экологическими причинами. С точки зрения технологий, используемых в силовых электронных устройствах, все более важную роль играют материалы, способные обеспечить такое повышение эффективности, такие как карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), идеально подходящие для быстрого переключения с низким энергопотреблением. Примерами являются солнечные инверторы, например, использующие компоненты из SiC, и зарядные устройства для батарей на основе схем из GaN.

Высокая мощность на кубический сантиметр

Еще одним ключевым фактором электрификации является удельная мощность, поскольку во многих областях применения доступное пространство ограничено. Рассмотрим, например, бесчисленные портативные устройства, работающие от небольших батарей, или электромобили, большая часть пространства которых отведена под салон, и батареи которых не могут быть слишком большими или слишком тяжелыми. Было показано, что более высокая частота переключения при преобразовании электрической энергии (будь то DC/AC, DC/DC, AC/DC или AC/AC) позволяет создавать более компактные энергетические системы, но это сопряжено с риском значительных потерь и, следовательно, выделения тепла. 

Это возвращает нас к вопросу эффективности, а также к внедрению инновационных решений, связанных с топологией схем и корпусированием, способных надежно, безопасно и в течение максимально длительного времени обеспечивать необходимое питание. Кроме того, эти решения не должны создавать шум или электромагнитные помехи, которые могут повлиять на другие находящиеся поблизости устройства, поэтому они должны соответствовать строгим нормам, требующим установки фильтров электромагнитных/радиочастотных помех при необходимости.

Хорошо известной топологией для снижения потерь при переключении и искажений является широтно-импульсная модуляция (ШИМ), а именно ее усовершенствованная версия, называемая пространственно-векторной ШИМ (SVPWM), которая способствует повышению эффективности и улучшению качества сигнала. Эта топология используется компанией Salicru в ее солнечных инверторах EQUINOX. Упомянутые выше компоненты из карбида кремния (SiC) также используются в инверторах Salicru.

Еще один важный аспект в этом обзоре тенденций в силовой электронике — это ее растущая интеграция с цифровой средой, в частности с Интернетом вещей (IoT). Быстрый рост числа устройств, подключенных к IoT, достиг сектора силовой электроники благодаря облачной связи между оборудованием, что облегчает и улучшает мониторинг. Этот фактор, особенно важный с точки зрения безопасности при работе с высокими напряжениями, токами и уровнями мощности, иллюстрируется решениями Nimbus от Salicru, используемыми, например, в системах ИБП (источников бесперебойного питания) для удаленного управления, оповещения о неисправностях, мониторинга состояния оборудования и профилактического обслуживания. Силовая электроника играет роль, выходящую далеко за рамки простого обеспечения постоянного или переменного тока: это обеспечение должно быть надежным, эффективным, экономичным и безопасным. Все это требует от компаний в этом секторе внедрения самых передовых технологий для защиты и повышения своей конкурентоспособности.

Статья предоставлена ​​компанией SALICRU.