Príomhtheicneolaíochtaí Cúrsaí Bhreise Teasta DC Díchónraí Stáit Shona

1 Técnicaíochtaí Dianchóireach

1.1 Stáibillíocht Comhdharaíochta na nIonradh
Í gcaitheamh gníomhaíochta, is íogair an chumas carraige stromachta ionradh éagsúla leictreonacha. Chun riachtanais stromachta ard a shásamh, comhdharaítear go minic iad ar bhealach paraleapa. Ach, de bharr athruithe ar paramaithe idir na hionradh—mar shampla, difríochtaí beaga sa réidh agus sa voltais threis—féadfaidh sé seo roinnt neamhionrach a chruthú le linn oibriú paraleapa. Le linn tréimhsí scuabadh, cuireann inductas agus capacitás párásach go mór lena mbaineann rathanna stromachta idir na hionradh paraleapa, ag éagothroimeachtú an roinnt stromachta. Mura ndéantar aon imeacht chun an t-éagothroimeacht seo a réiteach, d'fhéadfadh sé a bheith mar thoradh air sin go mbeadh roinnt de na hionradh tar éis teasa agus meabhair a dhéanamh de bharr stromachta breise, ag cur go mór ar an amshaolú cumhachtúil.

1.2 Méaraim ar Fhiosrú Cothromaíochta
Í gcórais DC, tá a chur síos ar charachtar stromachta cothromaíochta go mór difriúil ó chórais AC, gan pointí zero-crossing atá in ann cabhrú le fiosrú agus stopadh cothromaíochta. Is gá leis seo go mbeadh algoritme fiosrú cothromaíochta ag leibhéal micrósúiche ag cumhdacháin cumhachtúla solideacha chun cothromaíochtaí a aithint go cruinn agus freagairt go tapa. Cé go bhfuil modhanna traidisiúnta fiosrú cothromaíochta faoi straic mór le haghaidh stromachtaí DC atá ag athrú go tapa, ní féidir leo a bheith sásúil do riachtanais cosanta tapa.

1.3 Coinbhleádh idir Díshroicheadh Teasa agus Méid
Chun riachtanais córais cumhachtúla nua-aimseartha don tiogaireacht cumhacht ard a shásamh, caithfidh dearadh cumhdacháin cumhachtúla solideacha a bhaint amach níos mó cumhacht i spás ionsaithe. Ach, cuireann tiogaireacht cumhacht níos airde go mór le méid an teasa atá á ghineadh ag ionradh leictreonacha. Má tá an díshroicheadh teasa neamh-iompartha, d'fhéadfadh sé seo teasa breise a chruthú, ag cur go mór ar fheidhmíocht na n-ionradh agus ag cruthú dúshlán téarmaíochta agus meabhair. Ní dhéanann modhanna díshroicheadh teasa coitianta an t-ábhar i gceist le cumhdacháin solideacha tiogaireacht cumhacht ard. Cé go mbeadh an díshroicheadh teasa níos éifeachtaí ag díshroicheadh líofacha, feabhsódh sé méid agus costas na héideach. Mar sin, is é an coinbhleádh idir díshroicheadh éifeachtach agus rialú míreach, chun a bheith in ann aisteoireacht chomhtháthaithe, ná príomhdhianchóireacht i dearadh cumhdacháin cumhachtúla solideacha.

2 Taighde Técnicaíochtaí Príomha

2.1 Teicneolaíocht Iarrachtaí Banda-leathan
(1) SiC MOSFET Roghnú agus Pacáiste
Í measc iarrachtaí banda-leathan éagsúla, tá SiC MOSFETs a bhfuil siad ag cur isteach íogair sa chumhacht le rá. Chun a n-fheidhmiú a fheabhsú i gcúrsaí iarrachtaí paraleapa, úsáidtear leagan Direct Bonded Copper (DBC) simetrach. Leagan seo éifeachtach a laghdóidh inductas párásach, rud a bhfuil sé tábhachtach chun carachtar scuabadh na n-ionradh a fheabhsú. Le linn scuabadh, go háirithe ag éirí as, cuireann an idirghníomhaíocht idir inductas párásach agus capacitás an t-ionradh go mór le seilbhú voltais an geata. Taiscéalaíonn testí reatha go mura ndéantar ach leagan DBC simetrach, is féidir leis an seilbhú voltais an geata ag éirí as a choimeád faoi 5%. Seo a fheabhsóidh an stáibillíocht dinimiciúil le linn oibriú paraleapa agus laghdóidh sé an toradh a dhéanfadh seilbhú voltais an geata.

(2) Rialú Roinnt Stroma Dinimiciúil
Chun an dianchóireacht roinnt stroma idir iarrachtaí paraleapa a réiteach, cuireadh straitéis rialúcháin ar bun a chomhbhainn bus roinnt stroma le rialú PI adaptaíoch. Bus roinnt stroma, trí uileacht dearadh, cuireann sé ar fáil bealach roinnt stroma comhionann do gach snáth paraleapa ar an líne fisiceach. Ar an mbonn seo, déanann algoritme rialú PI adaptaíoch aonrú agus a chur i bhfeidhm ar fhoinsí druideachta na n-ionradh bunaithe ar mheaitseáil réaltíme ar stroma na n-snáth, ag cur chun cinn rialú roinnt stroma níos cruinne.

2.2 Teicneolaíocht Fiosrú agus Stopadh Tapaidh Cothromaíochta
(1) Fiosrú Cothromaíochta Bunaithe ar Voltais Geata
Anailís ar charachtar cothromaíochta SiC MOSFET léiríonn go, le linn cothromaíochta gairid, gaitear an voltais drain-source (VDS) go tapa go 900V agus an voltais geata laghdóidh go mór le grádán níos mó ná 10 V/ns. Ag úsáid an charachtar seo, dearadh comparádóir dhá threoshlán chun fiosrú tapaidh, ag suiteáil dhá thréoshlán stroma: Ith1 = 500 A agus Ith2 = 1.2 kA. Nuair a théann an stroma a aimsítear thar Ith1, déantar aonrú tosaigh; nuair a théann sé thar Ith2, is é an cothromaíocht gairid atá aimsithe. Déantar aonrú agus próiseáil seinn a bhaint amach le haonrú a dhéanamh le haonrú amach amháin 0.8 μs. Léiríonn an modh seo conas a dhéanfar aonrú cothromaíochta níos cruinne trí aonrú ar charachtar leictreonach SiC MOSFET, ag éagothroimeachtú an córas aonrú casta.

(2) Stratéis Stopadh Optamaithe Óbair Iompraí
Chun stopadh cothromaíochta ard-fheidhmiú a bhaint amach i gcumhdacháin cumhachtúla solideacha, cuireadh am stopadh (Δt), glacadh cumhacht (EMOV), agus stroma buille (Ipeak) mar fhuincseanna príomha, ag optamáil iad le algoritme slua partacail iompraí (MOPSO). Am stopadh gearr a chabhraíonn le córas agus eideach a chosaint; glacadh cumhacht a chuirfeas go mór ar roghnú agus saoil eideach cosanta cosúil le MOVs; agus stroma buille breise a chuirfeas go mór ar struchtúr eideach.

Trí mhodh MOPSO optamaithe, déantar paraiméadra optamaithe a aimsiú: inductas LB = 15 μH agus coéifeicint teorainn voltais γ = 1.8. Leis na paraiméadra optamaithe seo, laghdóidh an am stopadh go 73.5 μs, agus cuireadh teorainn ar an stroma is airde go 526 A. Chun an t-efect optamaithe a léiriú, úsáideann an modh TOPSIS roghnú a dhéanamh idir an t-eolas roimh optamaithe agus tar éis optamaithe. Léiríonn an roghnú go mór feabhas ar sheanróga príomha cosúil leis an am stopadh, glacadh cumhacht, agus stroma buille, ag cur go mór ar an fheidhmiú iomlán agus ag sásamh níos fearr le riachtanais innealtóireachta chun stopadh tapa agus iontaofa a bhaint amach ag cumhdacháin cumhachtúla solideacha.

2.3 Dearadh Struchtúr Meicniúil Ard-Iontaofa
(1) Scuab Séparáide Maigneach Poiblí
Chun an t-iontaofacht agus an stáibillíocht i gcumhdacháin cumhachtúla solideacha a fheabhsú, dearadh scuab séparáide maigneach poiblí a úsáideann meicniú maigneach bistable. Sa struchtúr seo, tá an fórsa a chabhraíonn le scuabadh agus éirí as á chur ar fáil go príomha ag maigneacha poiblí, agus an coil a chur i bhfeidhm go momanaí le linn oibríochta scuabadh. Léiríonn an t-anailís meicniúil Adams go mbeidh an saol meicniúil an scuab séparáide maigneach poiblí seo níos mó ná 1 milliún oibríochta, le luas séparáide teagmhais 3 m/s. Luas séparáide teagmhais ard seo a chinntíonn scuabadh córas tapa ag tús cothromaíochta, ag laghdú ar an dóchas a bheith ag déanamh arc, agus ag cur go mór ar an gcumas stopadh an scuab. Saol meicniúil fada a chinntíonn feidhmiú stáibillte le linn úsáid, ag laghdú ar an gcaoiú agus ar an ais-sholáthar, ag tabhairt tacaíocht láidir do oibriú éifeachtach an cumhdacháin cumhachtúla solideacha.

(2) Réiteach Bainistíochta Teasa
Chun dianchóireachtaí díshroicheadh teasa a réiteach i ndearadh tiogaireacht cumhacht ard, cuireadh réiteach díshroicheadh teasa hidridach a chomhbhainn díshroicheadh teasa evaporationach le díshroicheadh teasa forciúil aer. Úsáideann díshroicheadh teasa evaporationach prionsabal liúid a dhíshroicheadh a chur ar fáil, ag cur go mór le díshroicheadh teasa san spás ionsaithe. Forciúil aer a chur go mór lena chur ar fáil trí díshroicheadh teasa forciúil aer. An modh díshroicheadh teasa hidridach seo a chuirfidh teasa teaspain an modúil faoi 75°C, le ráta éirí teasa níos lú ná 5°C/min, ag sásamh riachtanais casta.III. Fíricí Éispéireachta

3 Fíricí Éispéireachta

3.1 Paraiméadra Protóití
Chun éifeachtacht na dtécnicaíochtaí príomha agus scéimeanna dearadh a fíric, forbraíodh protóit de chumhdachán cumhachtúil DC solideach íogair, leis na paraiméadra príomha seo:

3.2 Torthaí Test Tíocha

Conas go forleathan test tíocha ar an protóit chun éifeachtacht a fíric an bhfuil a feidhmiú sásamhach do riachtanais gníomhaíochta:

(1) Test Stopadh Cothromaíochta Gearr
Tá cothromaíochtaí gearr ar cheann de na cothromaíochtaí is measa i gcórais cumhachtúla, agus an stroma ionsaitheach atá á gcur orthu ag déanamh mór an-dúshlán do feidhmiú eideach. Chun an t-staid ciúin seo a leanúint, forbraíodh timpeallacht test stroma cothromaíochta 23 kA, ag déanamh mór an-dúshlán don cumhdachán cumhachtúil solideach. Ag tús an tseachta, ginearáltaíodh an protóit go tapa, agus thosaigh a theicneolaíocht fiosrú agus stopadh tapaidh ag obair. Le linn an tseachta, aimsíodh an stroma ionsaitheach go cruinn agus ag freagairt go tapa, ag déanamh aonrú ar an stroma ionsaitheach laistigh de thréimhse an-íogair agus ag éirí as an próiseas stopadh.

Le linn an stopadh, chuir an t-eolas a bhí ag obair go tapa, agus ní raibh aon athchúlú arc ag tarlú le linn an phróisis. Seo a léiríonn an t-eolas go tapa agus an t-eolas cothromaíochta den chumhdachán cumhachtúil solideach. I gcumhdacháin cumhachtúla casta, is é an athchúlú arc dianchóireacht atá deacra a shábháil, ag cruthú dianchóireachtaí dearaidh nó fiú dianchóireachtaí eideach. Trí theicneolaíochtaí stopadh casta, sábháiltear an t-eolas cothromaíochta agus an t-eolas cothromaíochta den chumhdachán cumhachtúil solideach, ag tabhairt tacaíocht láidir do feidhmiú stáibillte córais cumhachtúla.

(2) Test Éirí Teasa
Is é an t-eolas teasa an chéad rud eile a mheastar i gcumhdacháin cumhachtúla solideacha. Chun éifeachtacht díshroicheadh teasa an t-eolas a fíric le linn oibriú fadtéarmach, rinneadh test éirí teasa. Ginearáltaíodh an protóit go leanúnach ar feadh 24 uair an chloig, le stroma teasa mór a chur ar fáil [9]. Tar éis an tseachta, úsáideadh seansóirí teasa chun teasa an protóit a mheas. Léirigh na torthaí go raibh éirí teasa ΔT = 32 K. Seo a chabhraíonn leis an réiteach díshroicheadh teasa hidridach a chomhbhainn díshroicheadh teasa evaporationach le díshroicheadh teasa forciúil aer. Trí phrionsabal díshroicheadh teasa evaporationach a chur le díshroicheadh teasa forciúil aer, déantar an t-eolas a chur ar fáil go héifeachtach, ag cinntiú go mbeidh an t-eolas i réimse teasa aitheanta. Bainistíocht teasa maith a chabhraíonn le feidhmiú stáibillte an chumhdacháin cumhachtúil solideacha agus a chur go mór ar an saol.

(3) Test Saol
Is é an t-saol an chéad rud eile a mheastar chun a chinntiú an bhfuil an chumhdachán cumhachtúil solideach in ann a bheith ag obair go forleathan i gcórais cumhachtúla casta. Mar sin, chun éifeachtacht saoil a fíric, cuireadh an protóit chun tástáil a dhéanamh ar a million oibríochta. Le linn an tseachta, chuir an t-eolas a bhí ag obair go tapa, agus tar éis an tseachta, mearsaíodh an t-eolas agus aimsíodh go raibh athrú níos lú ná 5% ar an t-eolas. Seo a léiríonn go cruinn an dearadh saoil fada an scuab séparáide maigneach poiblí. Fiú tar éis oibriú forleathan agus minic, fanann an t-eolas an scuab séparáide maigneach poiblí ag obair go maith, ag cinntiú go mbeidh an t-eolas iompair cumhachtúil solideach ag obair go cruinn.

4 Críoch
Mar gheall ar an taighde doimhne ar thécnicaíochtaí príomha, cuireadh tús le réiteach técneolaíochta do chumhdacháin cumhachtúla solideacha DC íogair, lena n-áirítear aisteoireacht iarrachtaí banda-leathan, algoritme rialú chliste, agus dearadh struchtúr ard-iontaofa. Léiríonn an fíric éispéireachta go bhfuil an protóit a forbraíodh ag baint amach feidhmiú ardmheasaithe i sheanróga príomha cosúil le luas stopadh, cruinneacht fiosrú cothromaíochta, agus saol oibriú.

Tá an t-eolas a bhí ag obair go tapa agus a million oibríochta, ag tabhairt réiteach práctach agus féideartha chun cosaint a dhéanamh i gcórais réigiúnach cumhachtúla nua-aimseartha. Le linn an ama, tá go leor modhanna taighde suntasacha againn do chumhdacháin cumhachtúla solideacha DC íogair. Mar shampla, bheinn in ann modh samhlú aonrúcháin idir iarrachta, pacáiste, agus córas a chur ar bun chun an t-eolas a shamhlú go forleathan i gcórais cumhachtúla solideacha solideacha, ag tabhairt tacaíocht teoiriciúil níos cruinne don aisteoireacht aisteoireachta.