Avantages du disjoncteur à courant continu à semi-conducteurs ABB !

Les navires commerciaux entièrement électriques gagnent en popularité, les systèmes de puissance en courant continu étant le choix préféré pour la distribution de l'énergie à bord en raison de leur capacité à gérer des flux de puissance élevés dans un espace limité avec une efficacité système supérieure et des coûts de cycle de vie inférieurs.

Les navires commerciaux équipés de réseaux en courant continu à bord ont prouvé qu'ils étaient capables de fonctionner à une efficacité énergétique maximale tout en minimisant les émissions. Cela entraîne des économies d'énergie significatives et une réduction des coûts d'exploitation dans diverses applications maritimes, des navires de charge aux paquebots de croisière. La figure 1 illustre un exemple d'un système de distribution de puissance en courant continu pour navires commerciaux.

Les exigences en matière d'alimentation électrique et les performances des systèmes en courant continu dépendent d'une protection contre les défauts extrêmement rapide pour assurer la sélectivité de la protection, une grande résilience et une reconfiguration après un événement de défaut. En pratique, la protection contre les défauts et l'isolement restent parmi les principaux défis pour les systèmes de distribution en courant continu à bord des navires.

En raison des caractéristiques des dispositifs semi-conducteurs de puissance, les disjoncteurs en courant continu à état solide (SS DCCBs) peuvent offrir des temps de réponse extrêmement courts et une interruption rapide du courant—jusqu'à 1 000 fois plus rapide que les disjoncteurs électromécaniques. ABB a développé un disjoncteur en courant continu à état solide doté de pertes de conduction extrêmement faibles, d'une densité de puissance élevée et d'un temps de réponse ultra-rapide, capable de répondre aux exigences de protection exigeantes des systèmes de distribution de puissance en courant continu marins.

Cette solution est basée sur une connexion en parallèle de RB-IGCT en silicium (RB-IGCT), un dispositif semi-conducteur personnalisé optimisé pour des pertes faibles, développé par Corporate Research à Lenzburg et ABB Semiconductors, ainsi que des varistances à oxyde métallique (MOVs) optimisées. Le RB-IGCT est 1 000 fois plus rapide que tout contact électromécanique et optimisé pour des pertes de conduction faibles. Les MOVs optimisées peuvent dissiper une énergie inductive système élevée et permettre une interruption rapide du courant et une isolation.

Les disjoncteurs en courant continu à état solide à haut courant apportent une protection révolutionnaire aux systèmes en courant continu sûrs, sans arc, et efficaces. La plateforme développée vise des tensions système jusqu'à 1 000 Vcc, avec des courants nominaux allant de 1 000 A à 5 000 A. La technologie atteint une efficacité de 99,8 %, comparée à 99,5 % pour les solutions basées sur des IGBT en silicium. Les disjoncteurs à état solide peuvent être refroidis par eau pour une densité de puissance maximale ou utiliser un refroidissement biphasique avancé, qui simplifie le refroidissement par air tout en offrant des performances proches du refroidissement liquide, garantissant des coûts d'installation et de maintenance inférieurs et une durée de vie des actifs plus longue.

Ses pertes de puissance sont 70 % inférieures à celles des solutions similaires. Au cours de dix ans, il peut économiser jusqu'à 200 000 $ sur les ferrys et jusqu'à 1 million de dollars sur les paquebots de croisière. Le nouveau disjoncteur peut également être utilisé dans de nombreuses autres applications, telles que les systèmes de stockage d'énergie à batteries connectés au réseau, les centres de données et les infrastructures de recharge pour véhicules électriques. En fait, ABB a obtenu un financement de projet du Département de l'Énergie des États-Unis pour développer des disjoncteurs en courant continu pour les applications de recharge de véhicules électriques. Les disjoncteurs à état solide rendront les systèmes de distribution de puissance plus fiables et efficaces, réduiront les coûts de maintenance et, en même temps, répondront aux exigences de durabilité de la prochaine génération de réseau électrique.