Как можно повысить скорость отклика динамических компенсационных устройств с помощью полупроводниковых технологий, таких как IGBT？

В современных энергетических системах значение качества энергии становится все более заметной. В качестве решающего оборудования для обеспечения стабильности и эффективной работы энергосистемы динамические устройства компенсации реактивной мощности играют незаменимую роль. Наша компания, Geyue Electric, как производитель, специализирующийся на исследованиях и разработках низковольтного оборудования для компенсационной компенсации, всегда стремилась к повышению производительности продукции для удовлетворения все более строгих требований к качеству электроэнергии в промышленном секторе. Среди различных технических показателей скорость отклика является основным фактором в оценке производительности динамических компенсационных устройств, поскольку он напрямую определяет способность устройства подавлять колебания напряжения, улучшать коэффициент мощности и реагировать на изменения нагрузки. Традиционные методы компенсации, основанные наТиристорные конденсаторыилиреакторыограничены неотъемлемыми характеристиками полупроводниковых устройств, и их время отклика обычно находится в диапазоне десятков миллисекунд, что трудно соответствовать высоким стандартам мгновенного качества электроэнергии для чувствительных нагрузок, таких как точное производство и центры обработки данных. Следовательно, изучение и применение полупроводниковых технологий нового поколения, особенно изолированных биполярных транзисторов затвора, стало для нас ключевым путем для прорыва в узком месте отклика и ведущих технологических инноваций.

Основная задача скорости отклика динамических компенсационных устройств

Основная задача динамического компенсационного устройства состоит в том, чтобы контролировать изменение реактивной мощности в сетке питания в реальном времени и быстрого генерирования или поглощения соответствующего реактивного тока для достижения баланса мощности. Узкое место скорости отклика в основном заключается в двух аспектах: один - это быстрое и точное скорость обнаружения и обработки сигналов параметров сетки мощности, а другой - скорость выполнения блока переключателя питания. На уровне обработки сигналов, с применением высокоскоростных процессоров цифровых сигналов и расширенных алгоритмов, задержка обнаружения может быть сокращена до миллисекунды или даже подлисекунды. Тем не менее, традиционные полупроводниковые устройства, такие как тиристоры, имеют характеристику переключения, которая определяет, что они могут отключать только естественным образом, когда ток равен нулю, что вводит неотъемлемая задержка и сильно ограничивает общую производительность отклика. Эта задержка часто приводит к несвоевременной компенсации при столкновении с импульсными нагрузками с частыми и интенсивными колебаниями, такими как электрические дуговые печи и большие катящиеся мельницы, что приводит к таким проблемам, как мерцание напряжения и искажение формы волны. Следовательно, улучшение динамической производительности блока переключения питания является основным прорывом для достижения качественного скачка в скорости отклика.

Революционная возможность, предоставленная технология IGBT для повышения скорости реагирования

IGBT, как полностью контролируемое полупроводниковое устройство мощности, объединяет высокий входной импеданс транзисторов с оксидом металла-оксида, а также крупное ток и низкое напряжение в штате биполярных транзисторов. Он применяется в устройствах динамических компенсаций, и его наиболее значительное преимущество заключается в нарушении ограничения момента переключения традиционных устройств. IGBT может точно управлять сигналами привода затвора, что позволяет высокочастотному операциям выключения, с частотой переключения, достигающей несколько килохерц или даже выше. Эта характеристика приносит революционные изменения в технологии динамической компенсации. Это позволяет компенсационному устройству больше не полагаться на точку нулевого пересечения цикла переменного тока и может быстро и плавно регулировать реактивный ток в любое время. Топология преобразователя, основанная на IGBT, такую ​​как трехфазный тип типа PWM-преобразователя, представляет собой основу современных статических реактивных генераторов мощности.Svgможет непрерывно и непрерывно генерировать или поглощать реактивную мощность, а время ее отклика теоретически ограничено только циклом работы системы управления и скоростью переключения самого устройства. Он может легко достичь полного отклика в течение миллисекундов, намного превышающих традиционные схемы компенсации.

Оптимизация проектирования системы привода и управления затворами

Однако простого выбора высокопроизводительных компонентов IGBT недостаточно для обеспечения того, чтобы устройство достигло оптимальной скорости отклика. Характеристики переключения IGBT сильно зависят от конструкции их цепей привода. Отзывчивая, мощная и хорошо защищенная приводная схема является краеугольным камнем для разблокировки высокоскоростного потенциала IGBT. Наша Geyue Electric инвестировала значительные исследования и разработки в проектирование приводов, направленную на оптимизацию растущих и падения краев напряжения привода, уменьшить эффект Миллера в процессе переключения и, таким образом, минимизировать время и время отключения IGBT. В то же время высокоскоростные и эффективные механизмы защиты от короткого замыкания и перегрузки обеспечивают безопасность и надежность IGBT в условиях частых и быстрого переключения. На уровне системы управления мы используем высокоскоростные DSP или FPGA в качестве основного процессора для выполнения расширенных алгоритмов, таких как быстрое преобразование Фурье и мгновенная теория реактивной мощности, для достижения обнаружения в реальном времени и генерации команд реактивных компонентов энергосистемы. Высокоскоростная цикл управления и высокоскоростной блок питания тесно сотрудничают вместе, чтобы сформировать бесшовную высокоскоростную ссылку от «восприятия» в «выполнение», преобразуя аппаратные преимущества IGBT в выдающуюся динамическую производительность отклика всей машины.

Необходимая гарантия для устойчивой высокоскоростной работы, обеспечиваемой технологией управления тепловой диссипацией и упаковки

Во время высокочастотной операции переключения IGBT генерирует значительные потери переключения и потери проводимости, которые в конечном итоге рассеиваются в форме тепла. Если тепло не может быть быстро выброшено, это приведет к росту температуры соединения IGBT, что приведет к снижению производительности, снижению надежности и даже повреждению устройства. Следовательно, эффективное управление тепла является предпосылкой для обеспечения того, чтобы динамическое компенсационное устройство могло работать непрерывно с высокой скоростью отклика. Мы проводим точную тепловую конструкцию, используя вычислительную динамику жидкости, оптимизируем структуру радиатора, выбираем высокопроизводительные теплопроводящие материалы и оборудованы интеллектуальными системами воздушного охлаждения или жидкого охлаждения, чтобы гарантировать, что чип IGBT работает в пределах безопасного температурного диапазона. Кроме того, технология упаковки IGBT также напрямую влияет на его способность рассеивания тепла и внутренние паразитические параметры. Усовершенствованные технологии упаковки, такие как технология спекания и модуль с низкой индустемостью, не только повышают плотность мощности и эффективность рассеяния тепла модуля, но и снижают негативное влияние паразитической индуктивности на скорость переключения, что делает возможным для более высокой частоты и более быстрого переключения.

Перспективы конвергенции будущих широкополосных полупроводниковых технологий

Хотя технология IGBT значительно повысила скорость отклика динамических компенсационных устройств до беспрецедентного уровня, темпы технологического прогресса никогда не останавливаются. Материалы, такие как карбид кремниевого карбида и нитрид галлия, которые принадлежат к широкополосной полупроводниковой категории, демонстрируют превосходную производительность по сравнению с традиционными IGBT на основе кремния из-за их более высокого критического электрического поля, более высокой теплопроводности и более высокой скорости дрейфа насыщения электронного насыщения. Такие устройства, как Mosfets SIC, имеют более высокую скорость переключения, более низкие потери переключения и более высокую рабочую температуру. Предполагается, что интеграция широкополосной полупроводниковой технологии в устройства динамического компенсационного компенсации следующего поколения еще больше снизит время отклика на наносекундной диапазон и значительно повысит эффективность и плотность мощности устройств. Наша Geyue Electric тщательно контролирует и активно планирует применение исследований применения широкополосной полупроводниковой технологии, исследуя ее потенциал в гибридных компенсационных структурах или схеме All-SIC/SIGA, направленной на то, чтобы обеспечить более сложные решения для будущей энергетической сетки, чтобы справиться с более высокими пропорциями возобновляемой энергетической интеграции и более сложными проблемами нагрузки.

В заключение, благодаря углубленному применению и непрерывной оптимизации ключевой технологии полупроводника IGBT скорость отклика динамического устройства компенсации реактивной мощности достигла скачков вехи. От выбора компонентов, проектирования диска, алгоритмов управления до управления нагреванием рассеяния, каждый аспект тщательного улучшения совместно создал выдающуюся динамическую производительность устройства. Наша Geyue Electric твердо верит, что инновации, обусловленные полупроводниковыми технологиями, являются фундаментальной движущей силой для повышения производительности энергетического оборудования и расширения возможностей строительства интеллектуальных сетей. Мы будем продолжать сосредотачиваться на этой области и постоянно преобразовывать самые передовые достижения в области полупроводниковых технологий в стабильное, эффективное и надежное компенсационное оборудование, способствующее нашей профессиональной силе для улучшения качества электроэнергии всего общества и обеспечения чистого и эффективного использования энергетической энергии. Если ваша энергетическая система нуждается в профессиональной поддержке коррекции факторов мощности, пожалуйста, напишитеinfo@gyele.com.cnВ любое время Geyue Electric всегда готова помочь пользователям электроэнергии в каждом аспекте оптимизации качества электроэнергии.