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Anzahl Durchsuchen:1 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2022-06-15 Herkunft:Powered
In der Leistungselektronik ist der Insulated-Gate-Bipolartransistor (IGBT) einer der am häufigsten verwendeten Halbleiter.Moderne IGBTs bestehen aus Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) für eine bessere Produktion und thermische Effizienz.
Während IGBTs bei der Stromversorgung und -umwandlung hilfreich sind, können sie beim Schalten mit hohen Frequenzen auch viel Wärme erzeugen.
Die Kühlung von IGBT-Geräten ist für Elektrotechniker ein wichtiges Anliegen.
Der IGBT ist ein stärkerer Schalter, der die Spannung an einem Halbleiterteil steuert, um einen Stromkreis zu erzeugen.Es wurde erstmals in den 1980er Jahren eingeführt und auf der Grundlage der Erfindung des Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET) weiterentwickelt.
Der IGBT ist ungewöhnlich, da er die Thyristorfunktion eliminiert, was zu einem effizienteren Gerät führt.Wechselrichter, Motorantriebe und Stromversorgungssysteme für moderne Solar- und Windkraftanlagen werden alle mit IGBTs hergestellt.
Die Erzeugung, Umwandlung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie erfordert den Einsatz leistungselektronischer Geräte.Energietechnologien werden eingesetzt, um die Energieeffizienz, Zuverlässigkeit und Kontrolle zu erhöhen.Einige Experten gehen davon aus, dass die gesamte elektrische Energie irgendwann in der Zukunft durch ein Leistungshalbleitergerät fließen wird.
IGBTs sind Hochspannungs- und Hochleistungsgeräte, die immer beliebter werden.Ein IGBT (Insulated-Gate-Bipolartransistor) ist ein Halbleiterschalter, der beim Ein- und Ausschalten den Stromfluss ermöglicht.
Ein IGBT funktioniert, indem er eine Spannung an eine Halbleiterkomponente liefert, deren Eigenschaften verändert und es ihr ermöglicht, einen elektrischen Pfad zu blockieren oder herzustellen.
Für Anwendungen mittlerer Frequenz (5–50 kHz) und hoher Spannung (200–2.000 V) kombiniert ein IGBT einen Eingang mit isoliertem Gate mit einem bipolaren Ausgang, um einen zuverlässigen Leistungsschalter zu erzeugen.
Große IGBT-Module umfassen oft mehrere parallel geschaltete Geräte und können Hunderte Ampere Strom mit Sperrspannungen von bis zu 6.500 V verarbeiten. Hunderte Kilowatt Leistung können von diesen IGBTs gesteuert werden.
IGBTs werden in einer Vielzahl von Hochleistungsanwendungen eingesetzt, darunter Elektro- und Hybridfahrzeuge, Batterieladegeräte, Elektrobusse, Gerätemotorantriebe, Schalter und Netzteile, Spannungsregelwandler, Motorantriebssteuerungen, Solar- und Windkraftwechselrichter sowie Wärmemanagement und medizinische Diagnosegeräte.
Die thermische Steuerung von IGBTs kann durch verschiedene Kühllösungen unterstützt werden.Jede Wahl bringt ihre eigenen Vorteile mit sich.
Für Systeme mit geringem Stromverbrauch können auch luftgekühlte Kühlkörper eine schnelle und kostengünstige Option sein.Um Wärme und Spannungsspitzen zu absorbieren, verwenden einige Industriedesigns einen Kühlkörper mit großer Masse und thermischer Kapazität.
Luftgekühlte Kühlkörper haben aufgrund der Wärmetransportfähigkeit der Luft und der normalerweise hohen akustischen Betriebstemperaturen eine größere Herausforderung bei der Bewältigung höherer Temperaturen und thermischer Spitzen in leistungsstarken elektronischen Geräten. Daher ist Luftkühlung nur bei niedrigen und niedrigen Temperaturen wirtschaftlich Geräte mittlerer Leistung.
Bei IGBTs verbessert die direkte Flüssigkeitskühlung die Wärmeübertragungseigenschaften und verringert den Wärmewiderstand, wodurch die Sperrschichttemperaturen gesenkt und die Leistungsfähigkeit verbessert werden.
Die Flüssigkeitskühlung ermöglicht es Entwicklern außerdem, eine höhere Leistung pro Volumen zu erzeugen und so Leistung und Effizienz zu verbessern.Die direkte Flüssigkeitskühlung wurde bisher durch das Pressen großer Kupferrohr-Kühlplatten auf Aluminiumblöcke unter Verwendung von wärmeleitendem Epoxidharz erreicht.
Andere Konstruktionen umfassen Kupferrohre, die bearbeitet wurden, um die Effizienz zu steigern.Ein Pin-Fin-Kühlkörper wird in ein DBC-Substrat implantiert, das anschließend an einem Flüssigkeitsreservoir befestigt wird, sodass das Kühlmittel für einen Kühleffekt über die Rippen zirkulieren kann.
Ein innovatives Mikrokanal-Flüssigkeitskühlungskonzept erreicht den geringstmöglichen Wärmewiderstand für Hochleistungsgeräte.
Im Vergleich zu früheren Flüssigkeitskühlsystemen kann die integrierte Mikrokanal-Flüssigkeitskühlung den Wärmewiderstand eines IGBT um das 10- bis 100-fache reduzieren, indem die thermische Masse des Kühlmittels in Mini-Strömungskanälen reduziert wird.
Dies verbessert die Wärmeübertragungsraten und Betriebstemperaturen von IGBT-Systemdesigns erheblich.Durch die Verbesserung der thermischen Physik der Mikrokanäle Winshare Thermalloy Mikrokanal-Kühlplatten steigern die Leistung.
Unsere Mikrokanal-Gitterdesigns können an die Eigenschaften von IGBT-Modulen angepasst werden und bieten der Leistungselektronik eine unübertroffene und konsistente thermische Kontrolle.
IGBTs haben in den letzten Jahrzehnten in leistungselektronischen Anwendungen an Popularität gewonnen. IGBTs versorgen eine Vielzahl von Geräten und Systemen mit Strom.
Aufgrund ihrer hervorragenden Gate-Steuerung und der Fähigkeit, höhere Ströme zu übertragen, eignen sich IGBTs perfekt für Wechselrichter.Erweiterte Kühloptionen für IGBT-Module ermöglichen einen erfolgreicheren Übergang von Gleichstrom zu Wechselstrom.
Spannungswandler werden von induktiv gekoppelten Bipolartransistoren (IGBTs) gespeist.Bei der Auslegung der Stromversorgung spielen Wandler eine entscheidende Rolle.
IGBTs können mit zwei verschiedenen Stromversorgungen verwendet werden:
● Schaltnetzteil (SMPS)
● Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV)
IGBTs können bei Hochstromanwendungen hilfreich sein, während ein Schaltwandler zur Umwandlung der Ausgangsspannung in einem SMPS verwendet wird.
Ein IGBT kann eine USV dabei unterstützen, eine reibungslose, konstante Stromversorgung zu liefern, wenn ein elektrisches System ausfällt.
Lösungen für erneuerbare Energien werden in die strategischen Pläne einer wachsenden Zahl kommerzieller, industrieller und kommunaler Organisationen integriert.Der Einsatz der Mikrokanaltechnologie zur Optimierung der IGBT-Flüssigkeitskühlung kann Kunden dabei helfen, nachhaltigere Energie zu geringeren Kosten zu erzeugen.
Solarwechselrichter nutzen den von Solarmodulen erzeugten Gleichstrom und wandeln ihn in Wechselstrom um, den die Verbraucher nutzen können.Der IGBT ist eine entscheidende Komponente, um Menschen den Zugang zu intelligenterer und saubererer Energie zu ermöglichen, und er muss thermisch gesteuert werden, um ordnungsgemäß zu funktionieren.
Hunderte von Spiegelreflektoren werden in der konzentrierenden Photovoltaik (CPV) verwendet, um Sonnenenergie zu einem zentralen Empfänger zu leiten.Die daraus resultierende Leistungsabgabe erzeugt einen Wärmestrom in der Nähe der Sonnenoberfläche!
Um einen konstanten Betrieb zu gewährleisten, muss der CPV-Empfänger, ein wichtiger Bestandteil des Systems, mit hocheffizienten Methoden wie der Mikrokanal-Flüssigkeitskühlung gekühlt werden.
Solarunterstützte Wärmepumpen
Um Heizkosten zu sparen, kombiniert eine solarunterstützte Wärmepumpe eine normale Wärmepumpe mit einem Photovoltaik-Eingang.
Mikrokanal-Kühlplatten für IGBT-Leistungsmodule können die Energieeffizienz steigern und gleichzeitig die Gesamtbetriebskosten des Systems senken.
IGBTs erzeugen viel Wärme und können durch zu viel Wärme geschädigt werden.Aufgrund der enormen Ausmaße, die zur Beherrschung der enormen Wärmemengen erforderlich sind, kann der Einsatz von Luftkühlungslösungen, wie z. B. Kühlkörpern, für IGBTs mit hoher Verlustleistung undurchführbar sein.
Flüssigkeitskühlung verfügt über um viele Größenordnungen höhere Wärmeübertragungskoeffizienten als die Konvektionskühlung, was wesentlich höhere Leistungsdichten und kompaktere Modul- und Wechselrichterlösungen ermöglicht.Während die Flüssigkeitskühlung in der Leistungselektronikbranche manchmal auf Widerstand stößt, ist sie dennoch notwendig, um viele der heutigen IGBT-Wärmemanagementanforderungen zu erfüllen.
Flüssigkeitskühlung für Verbrennungsmotoren wird in der Automobilindustrie seit mehr als einem Jahrhundert eingesetzt, und die Idee, Flüssigkeitskühlung für Leistungselektronik in einer Automobilanwendung einzusetzen, gilt derzeit als unproblematisch.Zu den Flüssigkeitskühlmethoden für IGBTs gehören Kühlplatten, Wärmerohre, Turbulatoren und Dampfkühlkreisläufe.
Winshare Thermalloy entwickelt einzigartige IGBT-Mikrokanal-Flüssigkeitskühlungslösungen, die Sie dabei unterstützen, die Leistungsleistung, Effizienz, Sicherheit und Zuverlässigkeit Ihres Leistungselektroniksystems zu steigern.
