Гибкий и эффективный преобразователь мощности постоянного тока для устойчивых микрогридов

Кредит: Мишима Томоказу

Новый преобразователь мощности DC-DC превосходит предыдущие конструкции и прокладывает путь для более эффективных, надежных и устойчивых решений для хранения энергии и преобразования.Развитие Университета Кобе может эффективно взаимодействовать с широким спектром источников энергии, одновременно повышая стабильность и простоту системы с беспрецедентной эффективностью.

Электроэнергетика поставляется в двух видах: AC (переменный ток) и DC (постоянный ток).Известно, что вопрос о том, какой вид должен использоваться для национальных энергетических сетей, «текущей войны» конца 19 -го века, был урегулирован в пользу AC, а большинство электростанций сегодня производят этот вид.Тем не менее, солнечная энергия, батареи и, в частности, в электромобилях и компьютерах, все зависят от DC, что делает необходимым преобразование AC в DC.

Альтернативой это является создание микросетей DC, которые интегрируют различные возобновляемые источники энергии и устройства энергии DC и предоставляют энергию непосредственно в центры обработки данных и другие приборы DC.Это устраняет необходимость преобразования переменного тока в DC, но для этого требуется устройство, которое может гибко преобразовать различные напряжения, так как каждое устройство DC обычно требует различного напряжения, а батареи обеспечивают различные напряжения в зависимости от их заряда и емкости.Это также должно быть сделано двунаправленным, поскольку батареи используются как в качестве источников энергии, так и раковины.

Исследователи Power Electronics Mishima Tomokazu из Университета Кобе (Япония) и Национального университета Чунг Хсинг (Тайвань) объединились в проекте «Разработка элементарных технологий для систем распределения мощности высокой плотности мощности, способствующих низкоуглеродичным центрам обработки данных» изначительный прорыв.

“Наша разнообразная команда с опытом, охватывающая соответствующие дисциплиныУспешное сотрудничество с отраслевыми партнерами и другими исследовательскими учреждениями, предоставляя ценную информацию и поддержку наших усилий », - объясняет член студенческой команды Университета Кобе Лю Шициан.

Они опубликовали принципы дизайна, характеристики и оценку прототипа в журнале IEEE Transactions по электронике Power.

Лю, который является первым автором исследования, объясняет: «Его превосходное соотношение напряжения означает, что он может эффективно взаимодействовать с широким спектром источников энергии, в то время как самобалансирование токов индуктора повышает стабильность и простоту системы. Кроме того, асимметрическая обязанностьLimit Control предлагает повышенную производительность, особенно для микросетей DC, подключенных к электромобилям ».

Оценка их прототипа показала впечатляющую эффективность до 98,3%.«Это подчеркивает практическую осуществимость и масштабируемость предлагаемой топологии для реальных приложений, прокладывая путь к будущим достижениям в области двунаправленной технологии конверсии DC-DC»,-сказал Лю.

Команда подала заявку на патент на дизайн в Японии и в настоящее время готовится к его коммерциализации с стартапом Upe-Japan, университета Кобе.Естественно, они также хотят продолжать улучшать свой дизайн, в том числе для более высокой плотности мощности и более широкого разнообразия применений.

Лю говорит: «В конечном счете, наша долгосрочная цель состоит в том, чтобы внести свой вклад в переход к более эффективным, надежным и устойчивым решениям и преобразованию энергии, особенно в контексте электромобилей и интеграции возобновляемых источников энергии».

Исследование было проведено в сотрудничестве с исследователями из Национального университета Чунг Хсинг.

Больше информации: Shiqiang Liu et al. Более 98% эффективности эффективности SIC-MOSFET на основе четырехфазного межнаправленного двунаправленного преобразователя DC-DC с широким соотношением напряжения, IEEE транзакций на электронике Power (2024).Doi: 10.1109/tpel.2024.3389052