Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han creado un interruptor de alimentación de alto voltaje y alta frecuencia de carburo de silicio SiC que podría costar mucho menos que los interruptores de potencia de SiC de calificación similar. Los resultados podrían conducir a aplicaciones tempranas en la industria energética, especialmente en energíaconvertidores como unidades de media tensión, transformadores de estado sólido y transmisiones de alta tensión y disyuntores.
Los semiconductores de banda ancha, como el SiC, muestran un enorme potencial para su uso en dispositivos de potencia de media y alta tensión debido a su capacidad para trabajar de manera más eficiente a voltajes más altos. Actualmente, su alto costo impide su adopción generalizada sobre el caballo de batalla prevalecientey estándar de la industria - transistores bipolares de puerta aislada IGBT hechos de silicio - que generalmente funcionan bien pero incurren en grandes pérdidas de energía cuando se encienden y apagan.
Sin embargo, el nuevo interruptor de alimentación de SiC podría costar aproximadamente la mitad del costo estimado de las soluciones de SiC de alto voltaje convencionales, dicen Alex Huang y Xiaoqing Song, investigadores del Centro de Sistemas de Ingeniería FREEDM del estado de Carolina del Norte, un centro de investigación de ingeniería financiado por la Fundación Nacional de CienciasAdemás del menor costo, el interruptor de alta potencia mantiene las características de alta eficiencia y alta velocidad de conmutación del dispositivo SiC. En otras palabras, no pierde tanta energía cuando se enciende o apaga.
El interruptor de alimentación, llamado FREEDM Super-Cascode, combina 12 dispositivos de alimentación de SiC más pequeños en serie para alcanzar una potencia nominal de 15 kilovoltios kV y 40 amperios A. Requiere solo una señal de puerta para encenderlo yapagado, lo que lo hace más sencillo de implementar y menos complicado que las soluciones basadas en conexiones de la serie IGBT. El interruptor de alimentación también puede funcionar en un amplio rango de temperaturas y frecuencias debido a su competencia en la disipación de calor, un factor crítico en los dispositivos de alimentación.
"Hoy en día, no hay un dispositivo de SiC de alto voltaje disponible comercialmente a un voltaje superior a 1.7 kV", dijo Huang, profesor distinguido de Progress Energy y director fundador del FREEDM Systems Center. "La solución FREEDM Super-Cascode allana el camino parainterruptores de potencia que se desarrollarán en grandes cantidades con voltajes de ruptura de 2.4 kV a 15 kV ".
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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