¿Qué es la tensión máxima que puede manejar el silicio?

Question

Hoy en día, en una carrera por la eficiencia, hemos pasado de transformadores para fuentes de alimentación conmutadas. Casi todas las fuentes de alimentación se ha diseñado para una sola fase de bajo voltaje de operación (220Vac/310Vdc en mi país). Nunca he visto 380V 3 fases 3+ kW ATX Psu para Pc, a pesar de su eficiencia y reducción de ruido de la ondulación. De que sería muy útil para pilas de tarjetas gráficas. Creo que es principalmente debido a que los condensadores electrolíticos no puede sobrevivir rectificado 660Vdc.

Y podría ser aún mejor para rectificar un 10kV línea de media tensión, ya que por lo general viene a la aldea del transformador. Pero ¿cuál es el límite de voltaje de los dispositivos de silicio (MOSFETs) puede sobrevivir sin romperse?

Answer 1

Usted puede obtener 8 kV (en varios miles de amperios) tiristores para su uso en convertidores HVDC. La puerta es acoplados ópticamente por obvias razones y también porque, cuando se utiliza en conjunto en enlaces HVDC, la puerta de la velocidad de conducción de las diferencias entre conectadas en serie de los tiristores es importante y óptica es un poco más clara la velocidad de corte-sabio: -

Pila de unos cuantos juntos en una bandeja con varios extras que necesita para controlar de forma segura (amortiguadores, etc) y se obtiene uno de estos: -

A continuación, se puede construir un monumento a los dioses de la Megavolt apilar las bandejas de este modo: -

Aviso el chico en la parte inferior.

Respecto de potencia he leído que tarda 40 gramos de silicona para el control de 20 MW de potencia y una gran cantidad de estas instalaciones son, literalmente, miles de MW o más.

Y podría ser aún mejor para rectificar 10kV línea de media tensión, como se por lo general vienen a la aldea del transformador.

Ah, pero usted no consigue el aislamiento seguro de que es fiable - un desglose y 10 kV en el cableado de la casa no es bueno. Además, el punto de equilibrio en un enlace HVDC frente a una regular AC link es de muchos, muchos kilómetros.

Donde están los 3 fase 380v para fuentes de alimentación de 12V?

Así que hay una técnica pega que es inherente al circuito utilizado durante muchos años en el "estándar" de la fase 3 de circuito rectificador: -

El problema es cómo cambiar y corrección del factor de potencia. En los buenos viejos tiempos a nadie le importaba, pero en estos días PF y suministro de la limpieza es de suma importancia en muchos países. Y este es el problema con el estándar de la fase 3 de rectificador - no se puede PF corregido debido a que los diodos no puede llevar a cabo a partir de 0 voltios a través de 0 voltios (a lo largo de la mitad del ciclo) debido al efecto de bloqueo de las otras fases y sus diodos. La pulsación de la corriente tomada de la fase 3 de la oferta es realmente malo.

La solución es el uso de tres de una sola fase (y PF corregido) suministra a todos los que contribuyen de alimentación común de bus de CC. Así, la moderna 3 cambio de fase de alimentación es, de hecho, tres de una sola fase de suministros.

Cómo hacer el HVDC tiristores hacer es que usted puede pedir? Que el uso de filtros tan grandes como pequeñas casas para saciar los armónicos generados.

Observe el tamaño relativo de los filtros de armónicas en comparación con la "válvula hall", donde todos los tiristores de "válvulas". Todo tipo de individuales y dobles filtros sintonizados se utilizan sólo para eliminar los armónicos y, si la misma técnica que se utiliza en el más ordinario de un estándar de 3 conmutación de fase suministros (los que nunca va a cumplir con la legislación moderna), entonces supongo que lo que; el costo de la filtración es más que el coste añadido de cada suministro con PF corrección construido en.

Podría usted proporciona un enlace a nombre de modelo, o al menos el nombre del producto de la serie?

Infineon tiristores de discos nominal de hasta 8 kV y 4800 amperios.

Answer 2

Pero ¿qué es el límite de tensión de silicio claves (mosfets) puede sobrevivir sin romper a través de?

No hay prácticamente ningún límite; si el voltaje excede el voltaje de ruptura de un componente, así, poner dos en serie.

Hay silicio basados en semiconductores rectificadores de alta tensión de corriente continua de transferencia de potencia. Estos trabajos alrededor de 800 kV o superior.

Aún así, sería estúpidamente caro tratar de utilizar varios kV como entrada para una fuente de alimentación que al final genera la tensión de los tres órdenes de magnitud más pequeñas. También, es muy peligroso para manejar múltiples kV dentro de casa, las instalaciones, a la llanura imposible (aislamiento puede conseguir fácilmente más grueso que el cable aberturas).

Answer 3

Mitsubishi IGBT híbridos con FET de entrada BJT salidas pueden ahora cambiar Megavatios y muy alta tensión de 15 kv y se utilizan también en smart inversores de potencia y 600 V GTI en las matrices de redundancia para los pequeños GTI como el de Huawei de la década de 2000 50kW unidades.

A continuación es un Mitsubishi híbrido IGBT que tiene muchas patentes para una excepcionalmente alta de conmutación de energía extremadamente baja controlador interno de ESL y de la VSG. (inductancia y resistencia) creo que trabajando en su 8ª generación.

TI también dispone de un gran diseño de la información en su IGBT

Answer 4

Ellos son en realidad la construcción de estado sólido en los transformadores con mayor eficiencia y control, estas ejecutar en el 7,2 kV

El caballo de batalla del interruptor de la electrónica de potencia, la base de silicio aislados-gate bipolar transistor (IGBT) es un mejor ajuste. Estos los dispositivos han sido utilizados para construir las SSTs para aplicaciones ferroviarias en Europa. Y que son sin duda más rápido. Pero el más riguroso comercial los dispositivos pueden soportar tensiones de hasta sólo unos 6,5 kilovoltios. Mientras esta tensión de ruptura es perfectamente bien para un rango de potencia aplicaciones, no es suficiente para controlar la electricidad que fluye a través de transformadores de distribución; en los Estados unidos, un típico el voltaje en el extremo más bajo del espectro es de 7.2 kV.

Ellos son el uso de carburo de silicio que tiene un mayor gap y es más tolerante a los problemas de calentamiento también:

Afortunadamente, el silicio no es la única opción. En los últimos 10 años, se han hecho grandes avances en el desarrollo de los conmutadores basados en semiconductores compuestos-carburo de silicio en particular. Carburo de silicio tiene una atractiva serie de propiedades que se derivan de su gran gap-la energía obstáculo que se debe superar para pasar de aislante a conductor. Carburo de silicio del bandgap es 3.26 electrones voltios de silicio de 1.1 eV, lo que significa que el material puede estar expuesto a significativamente más altos campos eléctricos y temperaturas de silicio puede sin romper. Y debido a que este compuesto semiconductor puede soportar mucho más altos voltajes, transistores de potencia, construido a partir de ella puede ser hace más compacto, que a su vez permite a cambiar mucho más rápido de su base de silicio contrapartes. Una rápida velocidad de conmutación también reduce la pérdida de energía, de forma de carburo de silicio de los transistores pueden llevar a más actual para un determinado térmica de presupuesto.

Fuentes: https://spectrum.ieee.org/energy/renewables/smart-transformers-will-make-the-grid-cleaner-and-more-flexible