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Vistas:1 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2022-06-15 Origen:Sitio
En Power Electronics, el transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) es uno de los semiconductores más utilizados. Los IGBT modernos están construidos con carburo de silicio (SIC) y nitruro de galio (GaN) para una mejor producción y eficiencia térmica.
Si bien los IGBT son útiles para la fuente de alimentación y la conversión, también pueden crear mucho calor cuando se cambian a altas frecuencias.
El enfriamiento de dispositivos IGBT es una preocupación significativa para los ingenieros de energía eléctrica.
El IGBT es un interruptor más fuerte que funciona controlando el voltaje a una parte semiconductora para generar un circuito eléctrico. Se introdujo por primera vez en la década de 1980, y se mejoró en la invención del transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET).
El IGBT es inusual porque elimina la función del tiristor, lo que resulta en un dispositivo más eficiente. Los inversores, los accionamientos motores y los sistemas de energía para las turbinas solares y eólicas avanzadas están hechas con IGBT.
La producción de energía eléctrica, la conversión, la transmisión y la distribución requieren el uso de equipos electrónicos de energía. Se están implementando tecnologías de potencia para aumentar la eficiencia energética, la confiabilidad y el control. Algunos expertos creen que toda la energía eléctrica viajará a través de un dispositivo semiconductor de potencia en algún momento en el futuro.
Los IGBT son dispositivos de alto voltaje y de alta potencia que se están volviendo cada vez más populares. Un IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) es un interruptor de estado sólido que permite que la electricidad fluya cuando se enciende y se apaga.
Un IGBT funciona entregando un voltaje a un componente semiconductor, cambiando sus propiedades y permitiéndole bloquear o producir una ruta eléctrica.
Para aplicaciones de frecuencia moderada (5-50 kHz) y alto voltaje (200-2,000 V), un IGBT combina una entrada de puerta aislada con una salida bipolar para producir un interruptor de alimentación confiable.
Los módulos IGBT grandes a menudo incluyen múltiples dispositivos conectados en paralelo y pueden manejar cientos de amperios de corriente con voltajes de bloqueo de hasta 6,500 V. Cientos de kilovatios de potencia pueden ser controlados por estos IGBT.
Los IGBT se utilizan en una amplia gama de aplicaciones de alta potencia, que incluyen vehículos eléctricos e híbridos, cargadores de baterías, autobuses eléctricos, unidades de motor de electrodomésticos, suministros de interruptor y alimentación, convertidores de control de voltaje, controles de accionamiento de motor, inversores de energía solar y eólica, gestión térmica de gestión térmica y dispositivos de diagnóstico médico.
El control térmico IGBT puede ser ayudado por una variedad de soluciones de enfriamiento. Cada opción viene con su propio conjunto de beneficios.
Para los sistemas de baja potencia, los disipadores de calor refrigerados por aire también pueden ser una opción rápida y rentable. Para absorber el calor y los picos, algunos diseños industriales emplean un disipador de calor con una gran masa y capacitancia térmica.
Los disipadores de calor refrigerados por aire tienen un tiempo más desafiante que maneja mayores temperaturas y picos térmicos en equipos electrónicos de alta potencia debido a la capacidad de transporte de calor del aire y las temperaturas de operación acústica altas normales, como resultado, el enfriamiento por aire solo es económico para baja y baja y baja Equipo de potencia media.
En los IGBT, el enfriamiento directo de líquido mejora las características de transferencia de calor y reduce la resistencia térmica, disminuyendo las temperaturas de la unión y la mejora de las capacidades de potencia.
El enfriamiento líquido también permite a los diseñadores producir mayor potencia por volumen, mejorando el rendimiento y la eficiencia. El enfriamiento de líquido directo se ha logrado anteriormente moviendo grandes placas frías del tubo de cobre en bloques de aluminio utilizando epoxi térmicamente conductor.
Otros diseños incorporan tuberías de cobre que han sido mecanizadas para aumentar la eficiencia. Se implanta un disipador de calor en aleta en un sustrato DBC, que posteriormente se fija a un depósito de fluido, lo que permite que el refrigerante circule sobre las aletas para un efecto de enfriamiento.
Un innovador concepto de enfriamiento de líquidos de microcanal logra la resistencia térmica más baja posible para los dispositivos de alta potencia.
En comparación con los sistemas de enfriamiento líquidos anteriores, el enfriamiento de líquido de microcanal integrado puede reducir la resistencia térmica de un IGBT en 10x-100x al reducir la masa térmica del refrigerante en mini canales de flujo.
Esto mejora considerablemente las tasas de transferencia térmica y las temperaturas de funcionamiento de los diseños del sistema IGBT. Mejorando la física térmica de microcanal,Termalloy de WinasshareLas placas frías de microcanal aumentan el rendimiento.
Nuestros diseños de cuadrícula de microcanal se pueden ajustar para que coincidan con las características de los módulos IGBT y pueden proporcionar electrónica de potencia con un control térmico inigualable y consistente.
Los IGBT han ganado popularidad en las aplicaciones electrónicas de energía durante las últimas décadas.IGBTSProporcione energía a una variedad de dispositivos y sistemas.
Debido a su excelente control de puerta y su capacidad para transportar corrientes más significativas, las IGBT son perfectas para los inversores. Las opciones de enfriamiento avanzadas en los módulos IGBT permiten una transición más exitosa de DC a AC Power.
Los convertidores de voltaje funcionan con transistores bipolares acoplados inductivamente (IGBT). En el diseño de la fuente de alimentación, los convertidores juegan un papel crucial.
Los IGBT se pueden usar con dos fuentes de alimentación diferentes:
●Fuente de alimentación del modo de interruptor (SMPS)
●Fuente de alimentación ininterrumpida (UPS)
Los IGBT pueden ayudar con aplicaciones de alta corriente, mientras que un convertidor de conmutación se utiliza para convertir la salida de voltaje en un SMPS.
Un IGBT puede ayudar a un UPS a ofrecer una potencia suave y constante una vez que falla un sistema eléctrico.
Las soluciones de energía renovable se están integrando en los planes estratégicos de un número creciente de organizaciones comerciales, industriales y municipales. El uso de la tecnología de microcanal para optimizar el enfriamiento de líquidos IGBT puede ayudar a los clientes a crear una energía más sostenible a un costo reducido.
Los inversores solares toman la electricidad de CC generada por los paneles solares y la convierten en energía de CA que los consumidores pueden usar. El IGBT es un componente crucial para permitir que las personas accedan a la energía más inteligente y más limpia, y debe controlarse térmicamente para que funcione correctamente.
Se utilizan cientos de reflectores de espejo en la concentración de fotovoltaicos (CPV) para dirigir la energía solar a un receptor central. ¡La potencia de salida resultante genera un flujo de calor cerca de la superficie del sol!
Para garantizar un funcionamiento constante, el receptor CPV, un componente vital del sistema, debe enfriarse utilizando métodos altamente eficientes como el enfriamiento por líquido de microcanal.
Bombas de calor con asistencia solar
Para ahorrar dinero en la calefacción, una bomba de calor asistida por energía solar combina una bomba de calor regular con entrada fotovoltaica.
Las placas frías de microcanal para los módulos de potencia IGBT pueden aumentar la eficiencia energética al tiempo que reducen el costo total de propiedad del sistema.
Los IGBT crean mucho calor y pueden verse perjudicados por demasiado. Debido a las enormes proporciones requeridas para controlar los volúmenes masivos de calor, el uso de soluciones de enfriamiento de aire, como disipadores de calor, para IGBT de disipación de alta potencia puede ser impracticable.
Enfriamiento líquidotiene muchos órdenes de magnitud mayores coeficientes de transferencia de calor que el enfriamiento de la convección, lo que permite densidades de potencia sustancialmente más altas y soluciones de módulos e inversores más compactos. Si bien el enfriamiento líquido a veces se resiste en el negocio de la electrónica de energía, es necesario cumplir con muchos de los requisitos de gestión térmica IGBT actual.
El enfriamiento líquido para motores de combustión interna se ha utilizado en la industria del automóvil durante más de un siglo, y la idea de utilizar el enfriamiento de líquidos para la electrónica de energía en una aplicación automotriz actualmente se considera un problema. Los métodos de enfriamiento de líquidos para IGBT incluyen placas frías, tuberías de calor, turbuladores y bucles de enfriamiento de vapor.
Winasshare Thermalloy crea soluciones únicas de enfriamiento de líquidos de microcanal IGBT para ayudarlo a aumentar el rendimiento, eficiencia, seguridad y confiabilidad de su sistema electrónico de energía.
