အသုံးပြုမှုများ

Variable Frequency Drive (VFD) သည် ကုန်စွယ်မှုနှင့် အောက်တီးလုပ်ငန်းများတွင် ကျယ်ပြန့်စွာ အသုံးပြုထားသည်။ အဓိက ပညာရေးမှာ ဆိုလစ်ချိတ်ထဲမှ အမြင့်လော့ဖ်ရင့် ပလ်စ်ဝစ်ဒ်ထားခြင်း (PWM) ဖြစ်သည်။ အဓိကအားဖြင့် 4 မှ 16 kHz အကြားရှိ လော့ဖ်ရင့်များဖြင့် လုပ်ဆောင်သည့် နှစ်ဆင့်အိုင်ဗာတာများသည် သို့မဟုတ် လူးမောင်းများကို လှုပ်ရှားရန်အတွက် သုံးဖက် အချိန်လုံးမျဉ်း အခြေခံ ဒိုင်းတီဂျီးများကို ဖန်တီးသည်။ 400V နှင့် ထက်ကြီးသော ဘေ့စ်ဒိုင်းအားဖြင့် IGBTs သည် အသုံးပြုမှုတွင် အဓိကဖြစ်သည်။ SiC MOSFETs အမျိုးအစားအားလုံး၏ ပေါ်လာမှုဖြင့်၊ ဒီไวစ်များ၏ အမြင့်ဆုံး လော့ဖ်ရင့်ပလ်စ်ဝစ်ဒ်ထားခြင်းအတွက် လှုပ်ရှားမှုဖွံ့ဖြိုးမှုတွင် အမြင်ကို ပိုမိုကြီးမားစေခဲ့သည်။ SiC MOSFET တစ်ခုသည် အုပ်ချုပ်မှုအရေအတွက် 70% အနည်းငယ်ခြင်းကို လျှော့ချနိုင်သည် သို့မဟုတ် 3x လော့ဖ်ရင့်တွင် တူညီသော အုပ်ချုပ်မှုကို ရရှိနိုင်သည်။ SiC MOSFETs သည် အိုင်ဗာတာများ၏ PN junction voltage drop မရှိသော resistor အတိုင်းလုပ်ဆောင်သည်၊ အထူးသဖြင့် လျောလျောဆုံး လော့ဒ်များတွင် conduction loss ကို လျှော့ချနိုင်သည်။ ပိုမိုမြင့်တဲ့ PWM လော့ဖ်ရင့်များနှင့် ပိုမိုမြင့်တဲ့ motor drive အချိန်လုံးများဖြင့် လူးမောင်းတစ်ခုကို ပိုမိုကြီးမားတဲ့ ပိုလ်နံပါတ်ဖြင့် ဒီဇိုင်းပြုလုပ်နိုင်သည်။ 8-pole motor တစ်ခုသည် အတူတူ output power ရှိသော 2-pole motor နှင့် 40% အနည်းငယ်ခြင်းရရှိနိုင်သည်။ မြင့်တဲ့ လော့ဖ်ရင့်ကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် လူးမောင်းကို ဒေသသို့မဟုတ် လျှော့သော ဒီဇိုင်းဖြင့် ဒီဇိုင်းပြုလုပ်နိုင်သည်။ ဒီ performance တွေက SiC MOSFETs တွင် high-speed၊ high efficiency နှင့် high density motor drive applications တွင် အမြင်ကို ပိုမိုကြီးမားစေသည်။ Tesla Model 3 တွင် SiC MOSFETs အသုံးပြုခြင်းကို အောင်မြင်စွာ အသုံးပြုခြင်းဖြင့် SiC-based motor drive era ကို စတင်ခဲ့သည်။ အထူးသဖြင့် 800V battery vehicles နှင့် industrial high-end applications တွင် SiC MOSFETs သည် အောက်တီး traction applications တွင် အဓိကအသုံးပြုမှုကို ရရှိနိုင်မည်ဖြစ်သည်။

SiC MOSFET များ၏ အသုံးပြုနိုင်သော ကွန်ပိုင်စတင်မှုကို ပြည့်စုံစွာ အသုံးပြုရန် ဖလှယ်ခြင်းအမြင့် (dv/dt) နှင့် ဖလှယ်ခြင်းအချိန်ကို ယခု IGBT အခြေခံဖြင့် ဖြစ်သည့် ဖြေရှင်းများထက် တစ်ဆင့် သို့မဟုတ် ထိုထက်ပို၍ တိုးတက်ရန် လိုအပ်သည်။ SiC MOSFET များ၏ ကြီးမားသော လွှမ်းမိုးမှုကို ပြောင်းလဲ၍လည်း ယခု အင်္ဂါနှင့် ဘာသာရပ်ဖြင့် မူတည်သော အင်္ဂါနှင့် စနစ်ဖွဲ့စည်းမှုများကြောင့် ဒီไวစ်များ၏ အသုံးပြုမှုကို မသတ်မှတ်ခဲ့ပါ။ အင်္ဂါများတွင် မြင့်မားသော ဝိုင်ဒင်းအင်ဒักတန်းနှင့် ကြီးမားသော ပိုင်ဆိုင်ရာ က্যাপစစ်တန်းရှိသည်။ အင်္ဂါနှင့် အိုင်ဗာတာကို ဆက်သွယ်သည့် သုံးဖက် ကော်ဘာ့ကိုင်တွင် LC စက်ရုပ်တစ်ခုဖြစ်ပေါ်လာသည်၊ အောက်ပါအတိုင်း။ အိုင်ဗာတာထုတ်ကုန်တွင် မြင့်မားသော dv/dt အိုင်ဗာတာထုတ်ကုန်က LC စက်ရုပ်ကို လှုပ်ရှားစေပြီး အင်္ဂါတံဆိပ်များတွင် အိုင်ဗာတာထုတ်ကုန်အား နှစ်ဆထက်ပို၍ လှုပ်လှုပ်ရှားနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့် အင်္ဂါဝိုင်ဒင်းများတွင် အရောင်းအကြွင်းအား များလာသည်။

အင်ဗာတာကို မော်တာတွင် ပြီးစီးထားသည့်အခါ၊ ကေဘာလ်နှစ်ပါး၏ အားဖြင့် ရင်းနှီးမှုများ ပြောင်းလဲမည်မဟုတ်ပေ။ သို့သော်၊ အောက်ပါအတိုင်း ပြင်ဆင်ချက်တွင် ဖော်ပြပါသောအတိုင်း၊ ဝင်ဒင်များသို့ ပြီးစီးထားသည့် မြင့်တဲ့ dv/dt အားဖြင့် ရင်းနှီးမှုများ ပြောင်းလဲနိုင်ပါသည်။ ထို့ပြင်၊ မြင့်တဲ့ dv/dt အားဖြင့် ရင်းနှီးမှုများသည် ဘိုးရောင်းကျော်ကြား လျှော့ချမှုကို ဖြစ်စေနိုင်ပြီး ဘိုးရောင်းကျော်ကြား မူလအချိန်ထက် အရှိန်ပိုကြီးစေနိုင်သည်။

EMI ကိုယ်စားပြုမှုအခြေအနေတစ်ခုလည်း ရှိနိုင်ပါသည်။ မြင့်တဲ့ dv/dt နှင့် di/dt တို့သည် မြင့်တဲ့ လျှပ်စစ်သုံးမှု အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို ဖြစ်စေနိုင်ပါသည်။ IGBT နှင့် SiC အခြေခံဖြင့် ဖြစ်ပေါ်သော ဒီဇိုင်းများအားလုံးသည် အားလုံးကို ထည့်သွင်းထားသည်။

ဒီပробလမ်တွေကိုဖြေရှင်းဖို့ အခြားနည်းလမ်းများကို ဖန်တီးခဲ့ပါတယ်။ မိုတာနဲ့ အိုင်ဗာတာ ဘိုးထဲမှာ ခွဲထားရပါက၊ dv/dt edge filter သို့မဟုတ် sinusoidal filter ဟာ အကောင်းဆုံးဖြစ်ပါတယ်။ ဒါပေမယ့် အချိန်ထိပ်မှာ ကုန်ကျမှုရှိပါတယ်။ IGBT အိုင်ဗာတာတွေ ကုန်သုံးရေးအတွက် ရောင်းချခဲ့တဲ့အခါက မိုတာဒီဇိုင်းက ပိုကောင်းလာခဲ့ပါတယ်။ ပိုကောင်းတဲ့ insulated magnetic wires နဲ့ motor coil winding structure နဲ့ shielding methods ကို ပြင်ဆင်ခဲ့တဲ့အတွက် မိုတာတွေရဲ့ dv/dt handling capability က ပထမဆုံးက V/ns အနည်းငယ်ကနေ 40-50V/ns ထိ ရောက်မှာဖြစ်ပါမယ်။ SiC-based inverters က ကုန်ကျမှု 98.5% ရောင်းနိုင်တယ်ဆိုတာ 40kHz မှာ နှင့် 99% 20kHz မှာဖြစ်ပါတယ်။ driver loss ကြောင့် မိုတာ drive ကို integrated လုပ်ခြင်းက feasible နဲ့ attractive system solution ဖြစ်ပြီး ဒါက အားလုံးကို cable နဲ့ terminal connections ကို ဖယ်ထုတ်ပြီး စနစ်ရဲ့ size နဲ့ cost ကို လျော့ပါတယ်။ Fully enclosed inverter driver နဲ့ motor က EMI emission ကို လျော့နည်းစေဖို့ အကောင်းဆုံးနည်းလမ်းဖြစ်ပါတယ်။ Bearing current ကို grounded spring သို့မဟုတ် brush နဲ့ motor shaft ကို stator ကို short လုပ်ဖို့ bypass လုပ်ပါ။ Compact highly-efficient, low-weight နဲ့ integrated motor drives က industrial robots၊ airborne နဲ့ underwater drones တွေမှာ ကျွန်းစားသုံးပါတယ်။

အမှတ်စနစ် အရွယ်အစားကို လျော့ချပြီးသား၊ SiC MOSFETs သည် အမြင့်အလွန် အလျင်ဖြင့် လည်ပတ်စေရန်လည်း အခွင့်အရေးပေးပါသည်။ အမြင့်အလွန် အလျင်ဖြင့် လည်ပတ်စဉ်များသည် အုပ်ချုပ်ရေး၊ လေထုပျံသန်းရေး၊ ဆောင်းများ၊ ပัмပ်များနှင့် ကဲ့သို့သော အသုံးပြုမှုများတွင် ပိုမိုသော ဝဲလွန်မှုကို ရရှိခဲ့ပါသည်။ အမြင့်အလွန် အလျင်ဖြင့် လည်ပတ်စဉ်များသည် အထိုးအမြဲ အသုံးပြုမှုအချို့တွင် ပုံမှန်အရေးအချိုးဖြစ်လာပြီး၊ အခြား အသုံးပြုမှုအချို့တွင်မူ အမြင့်အလွန် အလျင်ဖြင့် လည်ပတ်စဉ်များကို အသုံးပြုခြင်းသည် ထုတ်ကုန်မှုအရ သဘာဝမှုနှင့် ထုတ်ကုန် သစ်မှုတွင် ပူးပေါင်းမှုကို တိုးတက်စေခဲ့ပါသည်။

အလုပ်လုပ်စဉ် ပေါင်းစပ်မှု အသုံးပြုမှုများ

သုံးစွဲသော အလုပ်လုပ်စဉ်ကို လျှော့ချသော စီးရီးဖြင့် ပေးရန်အတွက် VFD ပြောင်းလဲမှုအလျှော့ကို ac လျှပ်စစ်လျှော့ချမှုထက် အနည်းဆုံး 50 ကြိမ် ပိုမိုထွက်ရှိရမည်။ ထို့ကြောင့်၊ ပြောင်းလဲမှုအလျှော့၊ ပိုးပါးအတွင်း နှင့် လျှပ်စစ်စက်မှုအမှတ်တို့သည် အောက်ပါ ဆက်စပ်မှုရှိပါသည်:

f_PWM = 50∙ Pole-Pair ∙ rpm /60

အမှန်တကယ် 4-ပိုင်း လောင်းတစ်ခုအတွက်၊ 10 ကီရပ်မီ ရှိရန် f_PWM သည် 16.6kHz ဖြစ်ရပါမည်၊ ဒါဟာ IGBT switching frequency ၏ အများဆုံးဖြစ်ပါတယ်။ ထို့ကြောင့် 10 ကီရပ်မီထက် များသော လောင်းအမြန်အတွက် SiC MOSFETs သည် အကောင်းဆုံး သို့မဟုတ် တစ်ခုချင်းသာ အသုံးပြုနိုင်သော ရွေးချယ်ချက်ဖြစ်လာမည်။ လောင်း power density ကိုတိုးတက်စေရန် pole-pair နံပါတ်ကို အများဆုံးတွင် တိုးတက်လိုက်ပါတယ်၊ ဒါက higher PWM switching frequency လိုအပ်စေပါတယ်။ SiC ၏ အသုံးပြုမှုက လောင်းဒီဇိုင်းတွင် improvement နှင့် innovation ကို တိုးတက်စေပါမည်။