అనువర్తనాలు

వేరియబుల్ ఫ్రీక్వెన్సీ డ్రైవ్ (విఎఫ్డి) ను పారిశ్రామిక మరియు ఆటోమోటివ్ రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించారు. సెమీకండక్టర్ స్విచ్లను ఉపయోగించి హై ఫ్రీక్వెన్సీ పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్ (పిడబ్ల్యుఎం) కీలక సాంకేతికత. ప్రధానంగా 4 నుండి 16 kHz పరిధిలో స్విచ్ ఫ్రీక్వెన్సీలలో పనిచేసే రెండు స్థాయి ఇన్వర్టర్లు మోటారులను నడపడానికి మూడు దశల సైనోసైడల్ ప్రాథమిక వోల్టేజ్ లేదా ప్రవాహాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. 400 వోల్ట్ల మరియు అంతకంటే ఎక్కువ బస్ వోల్టేజ్ కోసం, IGBT లు అప్లికేషన్లో ఆధిపత్యం చెలాయిస్తాయి. విస్తృత బ్యాండ్ గ్యాప్ సిఐసి మోస్ఫెట్ల ఆవిర్భావంతో, ఈ పరికరాల ఉన్నతమైన స్విచింగ్ పనితీరు మోటార్ డ్రైవ్ అభివృద్ధిపై త్వరగా గొప్ప దృష్టిని ఆకర్షిస్తుంది. ఒక SiC MOSFET దాని IGBT లలో 70% కంవిటింగ్ నష్టాన్ని తగ్గించగలదు లేదా 3x కంవిటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీకి దగ్గరగా అదే సామర్థ్యాన్ని సాధించగలదు. సిసి మోస్ఫెట్స్, ఒక రెసిస్టర్ లాగా ప్రవర్తించటం, IGBTs PN జంక్షన్ వోల్టేజ్ డ్రాప్ లేకపోవడం, ఇది వాహక నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది, ముఖ్యంగా తేలికపాటి లోడ్లలో. అధిక PWM పౌనఃపున్యాలు మరియు అధిక మోటారు డ్రైవ్ స్ ప్రాథమిక పౌనఃపున్యాలు సాధించగలిగినందున, మోటారు పరిమాణాన్ని తగ్గించడానికి పెద్ద పోల్ సంఖ్యతో మోటారును రూపొందించవచ్చు. 8 పోల్ మోటారు అదే అవుట్పుట్ శక్తితో 2 పోల్ మోటారు పరిమాణాన్ని 40% తగ్గించగలదు. అధిక స్విచ్ ఫ్రీక్వెన్సీ అధిక సాంద్రత గల మోటారు రూపకల్పనను అనుమతిస్తుంది. ఈ పనితీరు అధిక వేగం, అధిక సామర్థ్యం మరియు అధిక సాంద్రత గల మోటారు డ్రైవ్ అనువర్తనాలలో సిఐసి మోస్ఫెట్ల యొక్క గొప్ప సామర్థ్యాన్ని చూపిస్తుంది. టెస్లా మోడల్ 3 లో సిఐసి మోస్ఫెట్ల విజయవంతమైన అప్లికేషన్ సిఐసి ఆధారిత మోటార్ డ్రైవ్ శకం ప్రారంభమైంది. సిఐసి మోస్ ఫెట్ లు ఆటోమోటివ్ ట్రాక్షన్ అప్లికేషన్స్ లో, ముఖ్యంగా 800 వోల్ట్ బ్యాటరీ వాహనాలలో ఆధిపత్యం చెలాయించే ధోరణి బలంగా ఉంది మరియు పారిశ్రామిక హై ఎండ్ అప్లికేషన్లలో ఎక్కువ వాటాను పొందుతాయి.

SiC MOSFETల సౌకర్యాన్ని పూర్తిగా అభివృద్ధి చేయడానికి, స్విచింగ్ శీఘ్రత (dv/dt) మరియు స్విచింగ్ బెటాబిలితో ప్రస్తుత IGBT-పై ఆధారపడ్డ పరిష్కారాల నుండి ఒక అంశం లేదా ఎక్కువగా ఉంచాలి. SiC MOSFETలు గొప్ప సామర్థ్యంతో కలిసినంతవరకు, డివైసుల అనువర్తనం ప్రస్తుత మోటార్ తప్పు మరియు డ్రైవ్ వ్యవస్థ రచన ద్వారా మరింత పరిమితం అవుతుంది. మొదటి మోటార్లు ఎక్కువ వైండింగ్ ఇండక్టెన్స్ మరియు పెద్ద ప్యారాసిటిక్ సంవేదనాత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి. మోటార్ కు ఇన్వర్టర్ కనెక్ట్ చేసే మూడు ఫేజ్ కేబిల్ సహజంగా ఒక LC సర్కిట్ ఏర్పాటు చేస్తుంది, క్రింద చూపించిన విధంగా. ఇన్వర్టర్ ఆవర్తనం వంటి స్థానంలో ఉన్న ఉచ్చ dv/dt వోల్టేజ్ ఆ LC సర్కిట్ ను ఆవిష్కరించగలదు మరియు మోటార్ టర్మినల్స్ వద్ద వోల్టేజ్ స్పైక్ ఇన్వర్టర్ ఆవర్తనం వోల్టేజ్ కంటే రెండు సార్లు ఎక్కువగా ఉండవచ్చు. అది మోటార్ వైండింగ్స్ పై పెరుగున్న వోల్టేజ్ స్ట్రెస్ కలిగించుతుంది.

ఇన్వర్టర్ మోటార్‌కు సరైన కనెక్ట్ అవుతున్నపుడు, కేబుల్ వోల్టేజ్ రింగింగ్ మళ్ళీ ఉండదు. అయితే, క్రింద చూపించిన విధంగా దీర్ఘసంఖ్య విభజన వోల్టేజ్ దిగువ లేదా దీర్ఘసంఖ్య విభజన వోల్టేజ్ ను విండింగ్స్‌కు సరైన ప్రభావం పొందుతుంది, ఇది విండింగ్ పాత ప్రక్రియను తేపుతుంది. మరియు దీర్ఘసంఖ్య విభజన వోల్టేజ్ బెయరింగ్ కరెంట్ కూడా ఏర్పడవచ్చు మరియు బెయరింగ్ ఎరోజన్ మరియు అధికంగా పూర్తించబడిన పాతం కారణంగా ప్రభావితం అవుతుంది.

ఈ ప్రశ్న మరొకసారి EMI అవుతుంది. దీర్ఘసంఖ్య విభజన వోల్టేజ్ మరియు దీర్ఘసంఖ్య విభజన కరెంట్ ఎక్కువ ఎలక్ట్రోమ్యాగ్నెటిక్ ఇంటర్ఫెరెన్స్ ఎమిషన్ ఏర్పడవచ్చు. IGBT మరియు SiC ఆధారిత పరిష్కారాల రెండు కూడా ఈ ప్రభావాలను గణనలోకి తీసుకోవాలి.

ఈ సమస్యలను తగ్గించడానికి, వివిధ పద్ధతులు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. ఒక మోటారు మరియు ఇన్వర్టర్ డ్రైవర్ వేరు చేయవలసి వస్తే, dv/dt ఎడ్జ్ ఫిల్టర్ లేదా సైనోసైడల్ ఫిల్టర్ సమర్థవంతమైన పరిష్కారం, కానీ కొంత అదనపు ఖర్చుతో. IGBT ఇన్వర్టర్లు వాణిజ్యపరంగా అందుబాటులోకి వచ్చినప్పటి నుండి మోటారు డిజైన్ మెరుగుపడుతోంది. మెరుగైన మగ్నెటిక్ వైర్లు, మెరుగైన మోటార్ కాయిల్ వైలింగ్ నిర్మాణం, కవచం పద్ధతుల ద్వారా మోటార్స్ dv/dt నిర్వహణ సామర్థ్యం ప్రారంభంలో కొన్ని V/ns నుండి గణనీయంగా మెరుగుపడింది. చివరికి 40-50V/ns లక్ష్యాన్ని చేరుకుంటుంది. సిఐసి ఆధారిత ఇన్వర్టర్లు చాలా సమర్థవంతంగా ఉంటాయి. సాధారణంగా 40 కిలోహెర్ట్జ్ వద్ద 98.5% మరియు 20 కిలోహెర్ట్జ్ వద్ద 99% సామర్థ్యాన్ని సాధిస్తాయి. డ్రైవర్ నష్టం కారణంగా, ఇంటిగ్రేటెడ్ మోటార్ డ్రైవ్ సాధ్యమవుతుంది మరియు అన్ని కేబుల్స్ మరియు టెర్మినల్ కనెక్షన్లను తొలగించి, సిస్టమ్ పరిమాణం మరియు ఖర్చును తగ్గించే ఆకర్షణీయమైన సిస్టమ్ పరిష్కారం అవుతుంది. ఇఎంఐ ఉద్గారాలను తగ్గించడానికి పూర్తిగా మూసివేసిన ఇన్వర్టర్ డ్రైవర్ మరియు మోటారు సమర్థవంతమైన మార్గం. మోటారు షాఫ్ట్ ను గ్రౌండ్ చేసిన స్ప్రింగ్ లేదా బ్రష్ తో స్టాటర్ కు షార్ట్ కట్ చేయడం ద్వారా బేరింగ్ కరెంట్ ను దాటవేయవచ్చు. పారిశ్రామిక రోబోట్లు, గాలిలో ప్రయాణించే, నీటి అడుగున ప్రయాణించే డ్రోన్లు మొదలైన వాటిలో కాంపాక్ట్, అధిక సామర్థ్యం గల, తక్కువ బరువు కలిగిన, ఇంటిగ్రేటెడ్ మోటార్ డ్రైవ్లను విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు.

డ్రైవ్ సిస్టమ్ సైజ్ రద్దు అతిపెరుగుతుంది, SiC MOSFETలు ఎక్కువ వేగంగా డ్రైవ్ కూడా అనుమతిస్తాయి. ఎక్కువ వేగంగా డ్రైవ్లు గాడి, వాయుమార్గం, స్పిండ్ల్స్, పంపులు మరియు కంప్రెసర్లలో మరింత ఆసక్తిని పొందించాయి. ఎక్కువ వేగంగా డ్రైవ్లు కొన్ని పై అనువర్తనాలకు స్టేట్ ఆఫ్ దా ఆర్ట్గా మారింది, కొన్ని నిష్పత్తి అనువర్తనాలలో ఎక్కువ వేగంగా డ్రైవ్ల అంగీకారం పరిణామాలు మరియు సామర్థ్యాలను పరిశోధించి ఉత్పత్తి గుణాంకాలు మరియు ఉత్పత్తి క్షమత లో మార్పులు ఏర్పడుతుంది.

ఐంటిగ్రేట్డ్ డ్రైవ్ అనువర్తనాలు

సులభమైన సైనసాయిడల్ డ్రైవ్ అందించడానికి, VFD స్విచ్ ఫ్రిక్వెన్సీ ac ఎలక్ట్రికల్ ఫ్రిక్వెన్సీ కంటే అత్యంత ఎక్కువగా ఉండాలి. అందువల్ల, స్విచ్ ఫ్రిక్వెన్సీ, పోల్ పేర్ మరియు మోటార్ వేగం ఈ సంబంధం కలిగి ఉంది:

f_PWM = 50∙ Pole-Pair ∙ rpm /60

స్పష్టంగా, ఒక సాధారణ 4-పోల్ మోటార్‌కు, 10 కెర్పీఎం చేరడానికి, f_PWM 16.6kHz అవసరం, ఇది సహజంగా IGBT స్విచింగ్ బార్త యొక్క గరిష్ఠం. కాబట్టి, 10 కెర్పీఎం లేదా దాక్కాని యొక్క ఏ మోటార్ వేగం కూడా, SiC MOSFETs లు ఒక ప్రియమైన లేదా మాత్ర వారియంత్రంగా మారుతాయి. మోటార్ శక్తి ఘనత పెంచడానికి, పోల్-పేరు సంఖ్య సాధారణంగా పెరుగుతుంది, ఇది మరింత ఉంచే PWM స్విచింగ్ బార్త అవసరం చేస్తుంది. SiC యొక్క అనువర్తనం మోటార్ డిజైన్ సుపరుచుకోవడం మరియు క్రీయాత్మకత లో కొత్త రౌండ్ ను అందిస్తుంది.