A megújuló energia gyorsan fejlődő táján aEnergiatároló rendszer(ESS) a hálózat stabilitásának kritikus pillérévé vált. Minden ESS középpontjában a Power Conversion System (PCS) áll, amely a kétirányú AC/DC áramátalakításért felelős központi berendezés. A PCS teljesítményét, hatékonyságát és megbízhatóságát nagymértékben a mögöttes teljesítmény-félvezető kapcsolók határozzák meg. Jelenleg két fő technológia uralja ezt a teret: a hagyományos szilícium-alapú szigetelt kapus bipoláris tranzisztorok (SiC IGBT) és a következő -generációs szilícium-karbid (SiC) MOSFET-ek.
A SiC áttörés: nagyobb hatékonyság és minimális veszteségek
Mivel azonban az energiatárolási igények a nagyobb teljesítménysűrűség és a nagyobb integráció irányába hatnak, a szilícium{0}}alapú eszközök közelednek fizikai határaik felé. Itt lépnek életbe a szilícium-karbid (SiC) MOSFET-ek, mint bomlasztó erők. Széles-sávszélességű (WBG) félvezetőként a szilícium-karbid olyan belső anyagtulajdonságokkal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik, hogy lényegesen magasabb kapcsolási frekvencián működjön, miközben a hagyományos IGBT-ekhez képest akár 50-70%-kal csökkenti a kapcsolási energiaveszteséget.
A SiC eszközök a hatékonyságon túl kiváló hővezető képességgel rendelkeznek, és sokkal magasabb üzemi hőmérsékletet is elviselnek. Mivel a SiC drasztikusan kevesebb hulladékhőt termel, a mérnökök jelentősen csökkenthetik a nehéz hűtőradiátorok méretét, vagy akár áttérhetnek az összetett folyékony{1}}hűtési rendszerekről az egyszerűbb kényszerített{2}}levegőhűtésre.
A 800 V-os átmenet és az út a jövőhöz fősodor
Az iparág jelenleg egy hatalmas építészeti elmozdulásról tanúskodik a 800 V-os{1}}sőt az 1500 V-os-nagyfeszültségű-akkumulátorplatformok irányába az átviteli teljesítmény maximalizálása és a kábelveszteségek minimalizálása érdekében. Ezen megemelt feszültségküszöbök mellett a hagyományos IGBT-k növekvő kapcsolási veszteségtől szenvednek, ami gyakran összetett, többszintű topológiákat igényel, amelyek növelik a rendszer sebezhetőségét. A nagy áttörési elektromos térerősségükkel rendelkező SiC MOSFET-ek könnyedén kezelik ezeket a nagyfeszültségű{8}}környezeteket egyszerűbb, elegánsabb áramköri kialakítással.
Következésképpen a SiC gyorsan átáll a prémium alternatíváról a mainstream frissítési útra az iparág számára. Míg a SiC chipek különálló alkatrészköltségei jelenleg magasabbak, mint az IGBT-k, a kisebb házakkal, a csökkentett hőkezeléssel és az élettartamra szóló energiamegtakarítással elért holisztikus megtakarítások meggyőző gazdaságossági indokot jelentenek. A jövőben a SiC fokozatosan felváltja a hagyományos IGBT-ket a közepes{2}}--nagy teljesítményű alkalmazásokban, végül a kereskedelmi, ipari és közüzemi-méretű energiatároló rendszerek standard konfigurációjává válik világszerte.