தானியங்கி மற்றும் நீர்வழித் தொழில்நுட்பங்களின் முக்கிய தொழில்நுட்பங்கள்: இழுவிசையுடன் இருக்கும் குறைந்த வோல்ட்டேஜ் DC தொடர்ச்சியான அம்சத்தின் விளக்கவியல் விளைவுகள்

1 தொழில்நுட்ப சவால்கள்

1.1 சாதனங்களின் இணை செயல்பாட்டின் நிலைத்தன்மை
பொருளடக்கமான பயன்பாடுகளில், ஒரு ஒருங்கிணைத்த விளையாட்டு சாதனத்தின் மின்னோட்ட ஏற்று திறன் சாதாரணமாக கீழ்மட்டத்தில் உள்ளது. உயர் மின்னோட்ட தேவைகளை நிறைவு செய்ய போது, பல சாதனங்களை அடிப்படையில் இணை இணைக்க வேண்டும். எனினும், சாதனங்களுக்கு இடையிலான அளவு மாற்றங்கள் - உதாரணத்திற்கு, இயங்கு எதிர்ப்பு மற்றும் குறை மின்னழுத்தத்தில் இருந்து எதிர்ப்பு மாற்றங்கள் - இணை செயல்பாட்டின் போது மின்னோட்ட விநியோகத்தை சமமாக வெளிப்படுத்தாது. இணை செயல்பாட்டின் போது, பரிதாப இந்தக்தியம் மற்றும் கேப்ஸிடன்ஸ் மின்னோட்ட மாற்ற வேகத்தை சமமாக வெளிப்படுத்தாது, இது மின்னோட்ட விநியோகத்தை மேலும் அதிகரிக்கிறது. இந்த விநியோகத்தை அக்காதவாக விட்டால், சில சாதனங்கள் மின்னோட்டத்தின் அதிகத்தன்மையால் குளிர்ந்து தொடங்கி, தொடர்புடைய திறனை அழிக்கிறது, இது திறன்மிக்க மின்னோட்ட விதியின் வாழ்க்கை காலத்தை குறைப்பதாக உள்ளது.

1.2 பிழை கண்டறிதல் விலம்பம்
DC அமைப்புகளில், பிழை மின்னோட்ட அம்சங்கள் AC அமைப்புகளிலிருந்து வேறுபடுகின்றன, பிழை கண்டறிதலும் தடுத்தலும் உதவும் சுழிய குறுக்கு புள்ளிகள் கொண்டிருக்கவில்லை. இது திறன்மிக்க மின்னோட்ட விதியானது மைக்ரோசெகண்ட்-லெவல் பிழை கண்டறிதல் அல்கோரிதங்களை பயன்படுத்த வேண்டும், பிழைகளை துல்லியமாக கண்டறிந்து விரைவாக பதிலளிக்க வேண்டும். பழைய பிழை கண்டறிதல் முறைகள் விரைவாக மாறும் DC பிழை மின்னோட்டங்களை தோல்வியுடன் கையாண்டால், விரைவான பாதுகாப்பு தேவைகளை நிறைவு செய்ய இயலாது.

1.3 வெப்ப விலக்கு மற்றும் கனவளவு இடையேயான முரண்பாடு
மெதுவான மின்னோட்ட அமைப்புகளின் உயர் மின்னோட்ட அடர்த்தியை நிறைவு செய்வதற்காக, திறன்மிக்க மின்னோட்ட விதியானது கட்டுப்பாட்டு இடத்தில் அதிக மின்னோட்ட செயல்பாட்டை அடைய வேண்டும். எனினும், உயர் மின்னோட்ட அடர்த்தி மின்னோட்ட சாதனங்களின் உருவாக்கும் வெப்பத்தை வெகுவாக உயர்த்துகிறது. சீரான வெப்ப விலக்கம் இல்லாத போது, அதிக வெப்பநிலை சாதனத்தின் செயல்திறனை அழிக்கிறது, மற்றும் வெப்ப ஓட்டத்தை தூண்டியும் சாதனத்தை அழிக்கிறது. பழைய வெப்ப விலக்கு முறைகள் உயர் மின்னோட்ட அடர்த்தியுடைய திறன்மிக்க மின்னோட்ட விதிகளுக்கு மோசமாக வேலை செய்கிறது. திரவ வெப்ப விலக்கு வெப்ப விலக்கு செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது, ஆனால் இது சாதனத்தின் அளவை மற்றும் செலவை அதிகரிக்கிறது. எனவே, சீரான வெப்ப விலக்கு மற்றும் சுலபமான கனவளவு கட்டுப்பாட்டை அடையும் வகையில் - ஒன்றிய மேம்படுத்தல் செயல்பாட்டை அடைவது திறன்மிக்க மின்னோட்ட விதியின் வடிவமைப்பில் ஒரு முக்கிய சவாலாக உள்ளது.

2 முக்கிய தொழில்நுட்ப ஆராய்ச்சி

2.1 அகல தட்டை சாதன பயன்பாட்டு தொழில்நுட்பம்
(1) SiC MOSFET தேர்வு மற்றும் பெட்டி செயல்பாடு
பல அகல தட்டை சாதனங்களிலிருந்து, குறைந்த செலவு செயல்பாட்டு SiC MOSFET சாதனங்கள் முக்கிய நேர்மாறு தருகின்றன. பல சாதனங்களின் இணை பயன்பாடுகளில் அவற்றின் செயல்திறனை அதிகரிக்க, ஒரு சமச்சீரான Direct Bonded Copper (DBC) வடிவம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த வடிவம் பரிதாப இந்தக்தியத்தை செவ்வித்து வைக்கிறது, இது சாதனத்தின் மாற்ற அம்சங்களை மேம்படுத்துவதில் முக்கியமாக உள்ளது. மாற்ற போது, முக்கியமாக இணை செயல்பாட்டின் போது, பரிதாப இந்தக்தியம் மற்றும் சாதனத்தின் கேப்ஸிடன்ஸ் இடையிலான தொடர்பு கேட் மின்னழுத்தத்தில் நிலைமை வெடிக்கைகளை உருவாக்குகிறது. சோதனை தோற்றுப்பாடுகள் காட்டுகின்றன, சமச்சீரான DBC வடிவத்தின் போது, இணை செயல்பாட்டின் போது கேட் மின்னழுத்தத்தின் நிலைமை வெடிக்கைகளை 5% க்கு குறைவாக கட்டுப்படுத்த முடியும். இது போது, இணை செயல்பாட்டின் போது நிலைமை நிலையாக வெறுமையாக வெடிக்கைகளை குறைக்கிறது, மற்றும் வெடிக்கைகளால் சாதனத்தின் அழிவை குறைக்கிறது.

(2) விரைவான மின்னோட்ட பகிர்வு கட்டுப்பாடு
இணை சாதனங்களில் மின்னோட்ட விநியோகத்தை தீர்த்தல் என்ற சவாலுக்கு மேலாக, ஒரு மின்னோட்ட பகிர்வு போட்டிக்குடும்பத்துடன் ஒரு பொருத்தமான PI கட்டுப்பாடு சேர்க்கப்படுகிறது. மின்னோட்ட பகிர்வு போட்டிக்குடும்பம், வித்தியாசமான கட்டமைப்பு வடிவத்தின் மூலம், ஒவ்வொரு இணை பிரிவிற்கும் மெய்யியல் அடிப்படையில் சமமான மின்னோட்ட பகிர்வு வழியை வழங்குகிறது. இதன் அடிப்படையில், ஒரு பொருத்தமான PI கட்டுப்பாடு அல்கோரிதம் பிரிவு மின்னோட்டத்தை மெய்யியல் அடிப்படையில் கண்காணித்து, ஒவ்வொரு சாதனத்தின் தூண்டிய குறியீடுகளை விரைவாக சீராக மாற்றுகிறது, இது துல்லியமான மின்னோட்ட பகிர்வு கட்டுப்பாட்டை அடைகிறது.

2.2 விரைவான பிழை கண்டறிதலும் தடுத்தலும் தொழில்நுட்பம்
(1) கேட் மின்னழுத்தத்தின் அடிப்படையிலான பிழை கண்டறிதல்
SiC MOSFET தோற்றுப்பாடு பிழைகளின் பகுப்பாய்வு காட்டுகிறது, பிழை தோற்றுப்பாட்டின் போது, திரை-நிலையான மின்னழுத்தம் (VDS) விரைவாக 900V வரை உயர்வது மற்றும் கேட் மின்னழுத்தம் 10 V/ns க்கு மேல் வீதத்தில் குறைவது. இந்த அம்சத்தை பயன்படுத்தி, ஒரு இரு வரம்பு ஒப்பீட்டு சாதனம் விரைவான பிழை கண்டறிதலுக்கு வடிவமைக்கப்படுகிறது, இது Ith1 = 500 A மற்றும் Ith2 = 1.2 kA என்ற இரு மின்னோட்ட வரம்புகளை அமைக்கிறது. கண்டறியப்பட்ட மின்னோட்டம் Ith1 ஐ விட அதிகமாக இருந்தால், ஒரு முன்னதிகார எச்சரிக்கை தூண்டப்படுகிறது; Ith2 ஐ விட அதிகமாக இருந்தால், ஒரு உறுதியான பிழை தோற்றுப்பாடு தூண்டப்படுகிறது. வடிவமைக்கப்பட்ட கண்டறிதல் சாதனம் மற்றும் குறியீட்டு செயல்பாட்டு அல்கோரிதம் 0.8 μs விலம்பத்தில் பிழை கண்டறிதலை அடைகிறது. இந்த அணுகுமுறை, பழைய முறைகளின் சிக்கலான குறியீட்டு மாற்றம் மற்றும் செயல்பாட்டைத் தவிர்த்து, SiC MOSFET சாதனத்தின் அடிப்படையிலான மின்னியல் அம்சங்களை பயன்படுத்துவதன் மூலம், பிழை கண்டறிதல் துல்லியத்தை மேம்படுத்துகிறது.

(2) பல இலக்குகள் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட தடுத்தல் முறை
திறன்மிக்க மின்னோட்ட விதியில் உயர் செயல்திறன் பிழை தடுத்தலை அடைய வேண்டும், தடுத்தல் நேரம் (Δt), ஆற்றல் ஏற்றம் (EMOV), மற்றும் திட்ட மின்னோட்டம் (Ipeak) என்பவை இலக்கு செயல்பாடுகளாக அமைக்கப்படுகின்றன, இவற்றை பல இலக்கு பொறியியல் குலை விரிவு அல்கோரிதம் (MOPSO) மூலம் மேம்படுத்தப்படுகின்றன. குறைந்த தடுத்தல் நேரம் அமைப்பு சாதனங்களுக்கு மேலான பாதுகாப்பை வழங்குகிறது; ஆற்றல் ஏற்றம், MOV போன்ற பாதுகாப்பு சாதனங்களின் தேர்வு மற்றும் வாழ்க்கை காலத்தை தீர்த்து வருகிறது; அதிக திட்ட மின்னோட்டம் மிகவும் அதிக மின்னியல் அழுத்தத்தை வழங்குகிறது, இது சாதனங்களின் செயல்திறனை தாக்குகிறது.

MOPSO மேம்படுத்தலின் பல முறை திரும்ப திரும்ப செயல்பாடுகளின் மூலம், மேம்படுத்தப்பட்ட அளவுகள் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன: மின்னோட்ட கட்டுப்பாட்டு இந்தக்தியம் LB = 15 μH மற்றும் MOV மின்னழுத்த கட்டுப்பாட்டு கெழு γ = 1.8. இந்த மேம்படுத்தப்பட்ட அளவுகளை பயன்படுத்தி, தடுத்தல் நேரம் 73.5 μs க்கு குறைந்து வருகிறது, மற்றும் அதிக மின்னோட்டம் 526 A வரை கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. மேம்படுத்தலின் செயல்திறனை விளக்க வேண்டும், TOPSIS முடிவு முறை மேம்படுத்தும் முன் மற்றும் பின் முடிவுகளை ஒப்பிடுகிறது. இந்த ஒப்பீடு, தடுத்தல் நேரம், ஆற்றல் ஏற்றம், மற்றும் திட்ட மின்னோட்டம் போன்ற முக்கிய அளவுகளில் முக்கிய மேம்படுத்தல்களை வெளிப்படுத்துகிறது, இது மொத்த செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது, மற்றும் திறன்மிக்க மின்னோட்ட விதியின் விரைவான மற்றும் நம்பிக்கையான தடுத்தலுக்கு மேலான பொருளாதார தேவைகளை மேம்படுத்துகிறது.

2.3 உயர் நம்பிக்கை இயந்திர அமைப்பு வடிவமைப்பு
(1) நிலையான மை தேடும் இணைப்பு
திறன்மிக்க மின்னோட்ட விதியின் நம்பிக்கை மற்றும் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்த வேண்டும், ஒரு இரு நிலை நிலையான மை தேடும் இணைப்பு வடிவமைக்கப்படுகிறது. இந்த அமைப்பில், மூடும் மற்றும் திறக்கும் வேலைகளுக்கு நிலையான மைகள் முக்கிய விலக்கு திறனை வழங்குகின்றன, மோட்டார் வேலைகளில் மட்டுமே குறிப்பிட்ட நேரத்தில் கயிலும் வேலை செய்யும். இது பழைய மின்னோட்ட இணைப்புகளை விட சுமார் 90% விலை குறைப்பதை வழங்குகிறது. Adams விளைவு சோதனை பகுப்பாய்வு காட்டுகிறது, இந்த நிலையான மை தேடும் இணைப்பின் இயந்திர வாழ்க்கை 1 மில்லியன் வேலைகளுக்கு மேல் உள்ளது, மற்றும் தொடர்பு விலக்கு வேகம் 3 m/s. உயர் தொடர்பு விலக்கு வேகம், பிழை தோன்றும் போது வேகமாக வெளியே வெளியே இணைப்பு விடுவதை உறுதி செய்கிறது, விழுக்காடு உருவாக்குவதை குறைக்கிறது, மற்றும் இணைப்பின் தடுத்தல் திறனை மேம்படுத்துகிறது. நீண்ட பெரு