Tehokkaampia tehopiiritekniikoita

20.06.2019

Tokio-pii-tekniikka-edelleen-voimissaan-300.jpgOletus on ollut, että lähestymme piipohjaisen tehoelektroniikan suorituskykyrajoja. Tokion yliopisto kyseenalaisti tämän uskomuksen. He kehittivät IGBT-transistorin, joka toimii vain 5 voltin ohjausjännitteellä. Sellaisen ohjauspiirien tehonkulutus oli vain 10 % perinteisen 15 voltilla ohjattavan IGBT:n tasosta.

Tokion yliopiston johtama tutkimusryhmä on kehittänyt piitehotransistorin, joka osoittaa, että tehopiirien piitekniikkaa voidaan edelleen optimoida.

Tutkijat kehittivät uuden tason eristetyn portin bipolaaritransistorin (IGBT), jonka ohjausjännite on vain viisi volttia.

IGBT:n suunnittelussa tutkijat hyödynsivät perinteisen mikroelektroniikan skaalausta. Simulaatioista kävi ilmi, että IGBT:n osa-alueen pienentäminen kolmasosaan alkuperäisestä koosta voisi alentaa toimintajännitettä 15 voltista vain 5 volttiin ja siten vähentää merkittävästi piirin tarvitsemaa ohjaustehoa.

Tutkijat pelkäsivät kuitenkin, että 5 voltin ohjausjännite saattaa olla liian alhainen odottamattoman kohinatason ylittämiseksi ja luotettavan toiminnan varmistamiseksi.

Simulointitulosten tarkistamiseksi tutkijat valmistivat 3300 voltin IGBT:n Tokion yliopiston erikoistiloissa ja arvioivat sen suorituskykyä. Ja niissä osoittautui, että piiri saavutti vakaan kytkennän 5 voltin ohjausjännitteellä. Tämä on ensimmäinen kerta, kun IGBT-kytkentä on toteutettu 5 voltilla.

IGBT, jolla on vakaa suorituskyky vain 5 voltin ohjausjännitteellä, on erittäin houkutteleva koska ohjauspiirin tehonkulutus on vain noin 10 prosenttia siitä mitä se on tavanomaisella 15 voltin ohjauksilla.

Estonian Research Councilin tutkijaprofessori Dmitri Vinnikovin johtama tutkimusryhmä keskittyy puolestaan aurinkosähkön muunnoksen tutkimukseen.

Ihanteellisissa olosuhteissa mikä tahansa aurinkosähköjärjestelmä toimittaa kuluttajille sähköä ilman ongelmia. Valitettavasti näillä leveysasteilla ei ole ihanteellisia käyttöolosuhteita.

Tokio-TALLINNA-Optiver-muunnin-300-t.jpgTallinnan teknillisen yliopiston tehoelektroniikan tutkijat ovat ottaneet askeleita asian korjaamiseksi. He ovat kehittäneet hybriditeknologiaan perustuvan Optiverter-yksikön. Siinä yhdistyy aurinkosähkön optimoijien ja verkkokonverttereiden tärkeimmät edut.

Kehittyneen monimuoto-ohjauksen ja tarpeen mukaan muuttuvan tasavirtalinkin sekä vahvojakin varjoja sietävän MPPT-algoritmin ansiosta Optiverter varmistaa aurinkokennon tehokkaan energiantuotannon erilaisissa varjostusskenaarioissa.

Patentoidun monimuoto-ohjauksen ansiosta laitteen syöttöjännitealue on jopa kolme kertaa laajempi kuin kaupallisilla tuotteilla. Optiverter varmistaa myös moduulien maksimaalisen energiankeruun vaikka aurinkomoduuli olisi vahvankin varjon peittämä. Sellainen yleensä estää energiantuotannon tavanomaisilla aurinkokennojen mikroinverttereillä.

Optiverterin ensimmäinen prototyyppi luotiin jo vuonna 2016. Kolmen vuoden kattavan T&K-toiminnan jälkeen tutkimusryhmä suunnittelee yhteistyössä virolaisen Ubik Solutions OÜ:n kanssa lähitulevaisuudessa Optivertersin massatuotantoa. Optiverterin käyttöiäksi lasketaan 25 vuotta.

Aiheista aiemmin:

Edullisempi korkeajännitekytkin

Pienikokoisia aurinkokennoinverttereitä

19.07.2019Luminenssilamput kehittyvät
12.07.2019Atomista audiotallennusta
03.07.2019Informaation teleporttausta timantissa
02.07.2019Orgaanisia katodeja tehokkaille akuille
28.06.2019Spintroniikkaa ja muistitekniikkaa
27.06.2019Edistysaskeleita kvanttitietotekniikalle
26.06.2019Oksidimateriaalit kaupallistuvat
25.06.2019Lasertekniikalla grafeenia hyötykäyttöön
24.06.2019Ionitekniikkaa kondensaattoreihin
20.06.2019Tehokkaampia tehopiiritekniikoita

Siirry arkistoon »