У швидкозмінному ландшафті відновлюваної енергії,Система накопичення енергії(ESS) стала критично важливою опорою для стабільності мережі. Серцем будь-якого ESS є система перетворення електроенергії (PCS), основне обладнання, відповідальне за двонаправлене перетворення електроенергії змінного/постійного струму. Продуктивність, ефективність і надійність PCS значною мірою залежать від її базових силових напівпровідникових перемикачів. Зараз у цьому просторі домінують дві основні технології: традиційні біполярні транзистори з ізольованим затвором (SiC IGBT) на основі кремнію та MOSFET наступного-покоління з карбіду кремнію (SiC).
Прорив SiC: вища ефективність і мінімальні втрати
Однак оскільки вимоги до зберігання енергії підштовхують до вищої щільності потужності та більшої інтеграції, кремнієві-пристрої наближаються до своїх фізичних меж. Саме тут МОП-транзистори з карбіду кремнію (SiC) вступають у гру як руйнівна сила. Карбід кремнію як напівпровідник із широкою забороненою зоною (WBG) має внутрішні властивості матеріалу, які дозволяють йому працювати на значно вищих частотах перемикання, одночасно зменшуючи втрати енергії на перемикання на 50–70% порівняно з традиційними IGBT.
Крім ефективності, пристрої з SiC демонструють чудову теплопровідність і можуть витримувати набагато вищі робочі температури. Оскільки SiC генерує значно менше відпрацьованого тепла, інженери можуть значно зменшити важкі радіатори охолодження або навіть перейти від складних систем рідинного-охолодження до простішого примусового-повітряного охолодження.
Перехід на 800 В і шлях до майбутнього мейнстріму
Наразі галузь є свідком масового архітектурного зрушення в бік акумуляторних платформ із напругою 800 В-і навіть 1500В{3}}-високої напруги, щоб максимально збільшити пропускну здатність і мінімізувати втрати кабелю. За цих підвищених порогових значень напруги традиційні IGBT страждають від зростаючих втрат на перемикання, що часто потребує складних багато{6}}рівневих топологій, що підвищує вразливість системи. SiC МОП-транзистори з високою напруженістю електричного поля без зусиль справляються з цими середовищами високої-напруги за допомогою простіших і елегантніших схем.
Отже, SiC швидко переходить від преміальної альтернативи до основного шляху оновлення для галузі. Незважаючи на те, що чіпи SiC наразі мають вищу вартість автономних компонентів, ніж IGBT, цілісна економія, досягнута завдяки меншим корпусам, зниженому нагріванню та економії енергії протягом усього терміну служби, є переконливою економічною аргументацією. Рухаючись вперед, SiC готовий поступово замінити традиційні IGBT у системах із середньою- та -високою потужністю, зрештою ставши стандартною конфігурацією для комерційних, промислових і комунальних-систем зберігання енергії в усьому світі.