數(shù)據(jù)中心是支持不斷增長的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)存儲需求所必需的,如今已成為全球網(wǎng)絡基礎設施和計算設施的基本組成部分。2018年數(shù)據(jù)中心整體用電量已達205TWh,幾乎占全球電力供應的1%。
本文追溯了電力電子的歷史,可追溯到硅MOSFET仍用于驅動強大的電子負載時。讓我們通過描述、應用和模擬重新發(fā)現(xiàn)硅的世界,了解電子世界是如何在短短幾年內(nèi)發(fā)生巨大變化的,因為新的 SiC 和 GaN MOSFET 的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)。
自從所謂的“電流之戰(zhàn)”——在 1880 年代后期,托馬斯·愛迪生和尼古拉·特斯拉之間在證明哪種電流(直流或交流)更適合電力傳輸方面展開了激烈的競爭——沒有很多圍繞電力的創(chuàng)新。
有時,新 IC 的涌現(xiàn)似乎大多是幾乎相同的部件的洪流,盡管具有更多內(nèi)存、更多 I/O、更快時鐘等形式的“更多和更快”屬性,或者可能略有增強在規(guī)格中。但在電源管理和穩(wěn)壓器 IC 領域,情況并非如此,這是肯定的。
這一代人的研究和開發(fā)不斷發(fā)展。特別是對電力電子產(chǎn)品的需求正在發(fā)生巨大變化。技術影響消費者習慣和習俗的速度在過去是無與倫比的,因為它們在技術上遠遠落后。在過去的兩三年里,消費者的能源和充電習慣發(fā)生了顯著變化,無線技術已經(jīng)完全融入他們的日常生活。Powercast 幫助客戶解決許多遠程無線充電挑戰(zhàn),為無線傳感器網(wǎng)絡、防水設計、可重復使用的智能手環(huán)、RFID 標簽和許多其他商業(yè)和工業(yè)設備供電,同時推出旨在為消費電子設備供電的解決方案,并為許多新想法和解決方案申請專利。
全球能源消耗、人口增長、經(jīng)濟增長以及可持續(xù)能源資源推動 Maxell 在先進發(fā)展中向前發(fā)展,并通過新的電池技術實現(xiàn)卓越。Maxell 憑借其新型 CR17500AU 二氧化錳鋰電池 (CR Battery) 再次成功開發(fā)了下一代電池。
我希望設計人員在這里獲得一些見解,這可能有助于防止鋰離子電池在未來在所有類型的環(huán)境和產(chǎn)品中起火;至少 直到未來 某個 時間 發(fā)現(xiàn) 一種 新 的 成分 電池. 重要的是要找到一種滅火劑,它能撲滅大火并與鋰離子電池的化學成分、其電極以及電池艙中的任何其他材料發(fā)生適當?shù)姆磻θN滅火劑進行了測試、評估和比較,以了解它們在抑制火災和熱失控反應方面的性能。以前的研究表明哈龍是一種滅火劑,但它的臭氧破壞作用使這種解決方案脫離了可行材料的范疇。
三星電子在確定電池缺陷導致火災時將召回 250 萬部 Galaxy Note 7 智能手機。此次召回可能會影響智能手機供應鏈,但也會引發(fā)嚴重的安全問題。 從歷史上看,鋰離子電池在筆記本電腦、電動汽車、懸浮滑板和飛機上都出現(xiàn)過問題——最引人注目的是 2013 年的波音 787。
電動和混合動力汽車的設計人員致力于提高能量轉換效率,這些設備具有緊湊的封裝和高熱可靠性電力電子模塊的組裝,并降低了開關損耗。
在本文第一部分了解了 BLDC 電機的結構和基本工作原理后,了解可用于電機可靠運行和保護的電機控制選項變得很重要。根據(jù)所服務的功能,電機控制可分為以下類別: · 速度控制 · 扭矩控制 · 電機保護
電氣設備通常具有至少一個電機,用于將物體從其初始位置旋轉或移動。市場上有多種電機類型可供選擇,包括感應電機、伺服電機、直流電機(有刷和無刷)等。根據(jù)應用要求,可以選擇特定的電機。然而,當前的趨勢是大多數(shù)新設計正在轉向無刷直流電機,即俗稱的 BLDC 電機。
硅和碳化硅中的 IGBT 和 MOSFET 以類似方式驅動。該器件在 10-20 V 的柵極驅動下開啟,通常關閉至 0 V 或負電壓以實現(xiàn)更高的功率水平。分立增強型 GaN 器件通常需要 5-7 V 的柵極驅動,并且可能還需要負電壓來關閉它們。如果沒有正確優(yōu)化,性能和可靠性都會受到影響。這是因為,雖然 GaN 是一種先進材料,但分立 GaN FET 確實有一個致命弱點:一個必須小心驅動的柵極節(jié)點。如果柵極上的電壓過低,則 FET 沒有完全導通,因此導通電阻和損耗都很高。如果電壓太高,可能會損壞柵極。
歐盟大約有 80 億臺電動機在使用,消耗了歐盟生產(chǎn)的近 50% 的電力。由于提高效率和減少碳足跡是政府和行業(yè)的主要目標,因此存在多項舉措來降低這些電機的耗電量。例如,許多家用電器能源標簽的全球標準通過降低能耗以及可聽和電氣噪聲等來影響電器的設計。另一個例子是歐洲引入了工業(yè)電機的效率等級,有效地切斷了低效率電機的市場。
我們將考慮一個為永磁電機供電的全控變流器,并了解電機如何從一個方向的全速再生制動,然后反向加速到全速。我們在結尾處原則性地研究了這個過程,但在這里我們探討了使用變流器饋電驅動器實現(xiàn)它的實用性。我們從一開始就應該清楚,在實踐中,用戶所要做的就是將速度給定信號從全正向更改為全反向:驅動轉換器中的控制系統(tǒng)從此開始負責。它的作用和方式將在下面討論。
到目前為止,我們默認轉換器的輸出電壓與電機消耗的電流無關,僅取決于延遲角 a。換句話說,我們將轉換器視為理想的電壓源。 在實踐中,交流電源具有有限的阻抗,因此我們必須預期電壓降取決于電機消耗的電流。也許令人驚訝的是,電源阻抗(主要是由于變壓器中的電感漏抗)在轉換器的輸出級表現(xiàn)為電源電阻,因此電源電壓降(或調節(jié))與電機電樞電流成正比.