Ventajas do interruptor de corrente directa de estado sólido ABB

As embarcacións comerciais totalmente eléctricas están a ser cada vez máis populares, co sistema de enerxía DC a ser a opción preferida para a distribución de enerxía a bordo debido á súa capacidade para xestionar altos fluxos de enerxía nun espazo limitado con maior eficiencia do sistema e custos de ciclo de vida máis baixos.

As embarcacións comerciais equipadas con redes DC a bordo demostraron ser capaces de operar cunha eficiencia energética máxima mentres minimizan as emisións. Isto resulta en significativos aforros de enerxía e custos de explotación reducidos en aplicacións marítimas, desde barcos de carga a navios de crucero. A figura 1 ilustra un exemplo dun sistema de distribución de enerxía DC para embarcacións comerciais.

Os requisitos de suministro de enerxía e o rendemento dos sistemas DC dependen dunha protección contra fallos extremadamente rápida para asegurar a selectividade da protección, alta sobrevivencia e reconfigurabilidade despois dun evento de fallo. Na práctica, a protección contra fallos e a isolación permanecen entre os principais desafíos para os sistemas de distribución DC a bordo de barcos.

Debido ás características dos dispositivos semiconductores de potencia, os interruptores de circuito DC sólidos (SS DCCBs) poden proporcionar tempos de resposta extremadamente curtos e interrupción rápida de corrente—hasta 1.000 veces máis rápido que os interruptores electromecánicos. ABB desenvolveu un interruptor de circuito DC sólido con perdas de conducción extremadamente baixas, alta densidade de potencia e tempo de resposta ultra rápido, capaz de cumprir os exigentes requisitos de protección dos sistemas de distribución de potencia DC marítimos.

Esta solución está baseada na conexión en paralelo de RB-IGCTs (RB-IGCTs), un dispositivo semiconductor personalizado optimizado para baixas perdas, desenvolvido polo Corporate Research en Lenzburg e ABB Semiconductors, xunto con varistores metálicos-óxido (MOVs) optimizados. O RB-IGCT é 1.000 veces máis rápido que calquera contacto electromecánico e está optimizado para baixas perdas de conducción. Os MOVs optimizados poden disipar alta enerxía inductiva do sistema e permitir a interrupción rápida de corrente e a isolación.

Os interruptores de circuito DC sólidos de alta corrente tragan unha protección de sistema revolucionaria para sistemas DC seguros, libres de arco e eficientes. A plataforma desenvolvida diríxese a voltaxes de sistema de ata 1.000 Vdc, con correntes nominais que van dende os 1.000 A ata os 5.000 A. A tecnoloxía logra unha eficiencia de ata o 99,8%, comparado co 99,5% das solucións baseadas en Si IGBT. Os interruptores sólidos poden ser refrigerados por auga para obter a máxima densidade de potencia ou usar un refrixeramento de dúas fases avanzado, que simplifica o refrixeramento por aire mentres ofrece un rendemento próximo ao do refrixeramento líquido, asegurando custos de instalación e manutención máis baixos e unha vida útil máis longa do activo.

A súa perda de potencia é 70% menor que a de solucións similares. En dez anos, pode ahorrar ata 200.000 dólares en ferrys e ata 1 millón de dólares en navios de crucero. O novo interruptor de circuito tamén pode utilizarse en moitas outras aplicacións, como sistemas de almacenamento de enerxía de baterías conectados á rede, centros de datos e infraestruturas de carga de vehículos eléctricos. De feito, ABB gañou financiamento de proxecto do Departamento de Enerxía dos Estados Unidos para desenvolver interruptores de circuito DC para aplicacións de carga de vehículos eléctricos. Os interruptores de circuito sólidos farán que os sistemas de distribución de potencia sexan máis fiables e eficientes, reducirán os custos de manutención e, ao mesmo tempo, cumprirán os requisitos de durabilidade da próxima xeración de redes eléctricas.