SST köməkçi enerji və soyutma sistemlərindəki dizayn çətinlikləri
Qalın və Mürəkkəb İkili Alt Sistemlər Solid Vəziyyətdəki Transformer (SST) Dizaynında
Köməkçi Qüvvə Təchizatı və İstilik İdarəetmə Sistemi.
Əksər dəfə, onlar baza qüvvə çevrilməsinə birbaşa iştirak etməyənlər olsa da, əsas şəbəkənin sabit və etibarlı işləməsini təmin edən "həyat xətti" və "qoruyucu" kimi xidmət edirlər.
Köməkçi Qüvvə Təchizatı: Sistemin "Pase-Makeri"
Köməkçi qüvvə təchizatı, bütün solid vəziyyətdəki transformerdən keçirilən "aql" və "sinir" üçün enerji təmin edir. Onun etibarlılığı, sistemin normal olaraq işləyə biləcəyini doğrudan müəyyənləşdirir.
I. Asılı Məsələlər
Yuxarı Qüvvə Ayrılmazlığı: Yuxarı qüvvədən emal və sürücü şəbəkələrinə təmin edilən enerjinin təhlükəsiz çıxarılması lazımdır, bu da qüvvə modulunun çox yaxşı elektrik ayrılmazlığına malik olması tələb edir.
Güclü Təsirgə Qarşı Mübarizə: Baş qüvvə şəbəkəsinin yüksək dərəcəli keçidi (onlarla və yüz lərlə kHz) böyük qüvvət səviyyəsi dəyişiklikləri (dv/dt) və elektromaqnit təsirləri (EMI) yaradır. Köməkçi qüvvə təchizatı, bu çirkin mühitdə istiqrarlı çıxış təmin etməlidir.
Çoxlu, Dəqiq Çıxışlar:
Qapı Sürücüsü Qüvvəti: Hər bir qüvvə klapanına (məsələn, SiC MOSFET-lər) izole edilmiş qüvvə təmin edir. Hər bir çıxış müstəqil və izole olmalıdır ki, parazit nisbiyyətlər cəlb edilərsə, qırılmanın baş verməsinə mane olunacaq.
İdarəetmə Paneli Qüvvəti: Rəqəmsal idarəetmələr (DSP/FPGA), sensorlar və kommunikasiya şəbəkələrini gücü təmin edir, bu da sağlam, az gürültülü güc tələb edir.
II. Tipik Qüvvə Çıxarılması və Dizayn Yolları
Yuxarı Qüvvədən Enerji Çıxarılması: İzole edilmiş keçid qüvvə təchizatından (məsələn, flyback converter) istifadə edərək, yuxarı qüvvədən enerji çıxarılır. Bu, texniki olaraq ən çətin hissədir və xüsusi dizayn tələb edir.
Çoxlu Çıxış İzole Edilmiş DC-DC Modulları: İlk izole edilmiş enerji kaynağı aldıqdan sonra, tipik olaraq, daha çox izole edilmiş voltajlar yaratmaq üçün bir neçə izole edilmiş DC-DC modulu istifadə olunur.
Redundant Dizayn: Üzrə etibarlıyyət tələblərində, köməkçi qüvvə təchizatı redundant dizayn edilə bilər ki, asılı olanın arızası halında təhlükəsiz söndürmə və ya rezerv qüvvəyə keçiş təmin edilsin.
İstilik İdarəetmə Sistemi: Sistemin "Kondisioneri"
İstilik idarəetmə sistemi, SST-nin qüvvə sıxlığı, çıxış imkanları və ömürlüyünü doğrudan müəyyənləşdirir.
Niyə belə vacibdir?
Çox Yuxarı Qüvvə Sıxlığı: Dəmiq səqlikli transformatorların yerinə, SST-lər kiçik qüvvə modullarına energiyi toplayır, bu da hər bir sahədə yaranan istilik akısının (istilik nisbəti) çox qabaqcıl artmasına səbəb olur.
Hal Qabılcı Cihazlarının İstilikə Həssaslığı: SiC/GaN qüvvə cihazları yüksək effektivliyə malik olsa da, onların qat-qat temperatur limiti (adi dəfə 175°C və ya daha aşağı) var. İstiliklənərsə, performans zəifləyir, etibarlılıq azalır və ya daimi arıza baş verir.
Effektivliyə Doğrudan Təsiri: Yaxşı istilik tərəqqi etməsi, çip qat-qat temperaturunu artırır, bu da öz növbəsində aktiv direksiyanın direksiyasını artırır, bu da zədələr yaradan bir dövranın yaradılmasına səbəb olur.
III. Soğutma Metodlarının Növləri
| Soğutma Metodu | Prinsip | Tətbiq Sahaları və Xüsusiyyətlər |
| Təbii Konveksiya | Radiatorda qalxan dişlərdən keçən təbii havada istilik tərəqqi edir. | Yalnız kiçik qüvvədə və ya çox az zədələnən təcrübə aparan yerlər üçün uyğundur. Bir çox SST tətbiqində tələbləri qarşılaya bilməz. |
| Mecbur Havalandırma | Radiatorda ventilatör quraşdırılır ki, hava axınıni ancaq artırır. | Ən ümumi və ən ucuz həll. Amma soğutma imkanı məhduddur, ventilatör gürültü, məhdud ömürlülük və toxum birikmə problemlərini gətirir. Orta və aşağı qüvvə sıxlığı dizaynları üçün uyğundur. |
| Sıvı Soğutma | Sıvı soğutma plitası və dövra pompası ilə istilik tərəqqi edir. | Bu gün yüksək qüvvə sıxlığı SST-lər üçün əsas və üstünlük verilən seçimdir. |
| Soyuq Plita Sıvı Soğutması | Qüvvə cihazları içərisində su kanalları olan metal plitalara monte olunur. | Havalandırmanınnan beşdən altı dəfə daha yaxşı soğutma imkanı; kompakt struktur, istilik mənbəsində ehtimal olunan ən aşağı temperaturu təmin edir. |
| Daldırma Soğutma | Bütün qüvvə modulu dielektrik soğutucuda batırılır. | Ən yüksək soğutma effektivliyi; qaynamasız bir fazlı dalma vs. qaynama iki fazlı dalma. Ekstremal qüvvə sıxlıklarını idarə edə bilir, amma sistem kompleksliyi və qiyməti ən yüksəkdir. |
3. İleri İstilik İdarəetmə Kavramları
3.1 Proqnozlaşdırıcı İstilik İdarəetməsi
Sistem real zamanlı olaraq temperatur və yükü izləyir, gələcəkdəki temperatur yüksəlişini proqnozlayır və ventilatör sürətlərini, pompaların sürətini və ya hətta bir az çıxış gücünü azaltarak, temperaturun kritik səviyyələrə çatmasını önələyir.
3.2 Elektro-Termal Ko-Dizayn
İstilik dizaynı, inkişafın ilk mərhələlərindən elektrik və struktural dizaynla birgə planlaşdırılır. Məsələn, simulyasiyalardan istifadə edərək, qüvvə modullarının yerləşdirilməsi optimallaşdırılır, ki, yüksək istilik akısı komponentləri soğutucu girişinə yaxın yerləşdirilir.
4. Birgə İşləyən Həyat Xətti Sistemi
Köməkçi qüvvə təchizatı və istilik idarəetmə sistemi birlikdə, solid vəziyyətdəki transformerdən keçirilən əsas qoruyucuları forması. Onların əlaqəsi aşağıdakı kimi özetlənə bilər:
4.1 Köməkçi Qüvvə Təchizatı - Sistemin İşləməsini Təmin Etir
Bu, sistemin "işləyə biləcəyi" üçün əsas şərtlər təmin edir, istilik idarəetmə sistemi (ventilatör, su pompası) daxil olmaqla, bütün idarəetmə vahidlərinə güc təmin edir.
4.2 İstilik İdarəetmə Sistemi - Sistemin Dayanıcılığını Təmin Etir
Bu, sistemin "dayanmaq" üçün əsas qalıbadır, ana qüvvə cihazlarını və özü də köməkçi qüvvə təchizatını, istiliklənmə səbəbindən arıza baş verməsindən qoruyur.
Yüksək etibarlı SST, mükəmməl elektrik dizayn, istilik idarəetmə və idarəetmə dizaynının ideal birliyinin nəticəsidir.
