Fraunhofer IZM-i teadlased testivad EnerConnecti projekti raames kahesuunaliselt blokeerivaid galliumnitriidist (GaN) transistore. Eesmärk on kasutada neid järgmise põlvkonna aktiivinverterites ja alaldites kasutatava vooluringi väljatöötamiseks. Nende uuenduslike komponentide abil saab ühe muunduri astme ära jätta, saavutades seeläbi 99% efektiivsuse.
Kuigi elektriautode laadimine tavalises garaažipistikupesas on tehniliselt võimalik, on see kiirlaadimisjaamade kasutamisega võrreldes ebaefektiivne: võrgust tuleva vahelduvvoolu muundamine sõiduki vajalikuks alalisvooluks põhjustab märkimisväärseid laadimiskadusid. Isegi üha levinumad seinalaadijad ei kõrvalda neid kadusid täielikult.
BMBF-i rahastatud EnerConnecti projekti raames katsetavad Fraunhoferi Usaldusväärsuse ja Mikrointegratsiooni Instituudi (IZM) ja Berliini Tehnikaülikooli teadlased Delta Electronics Inc., BIT GmbH ja Infineon Technologies AG toel uudsete, kahesuunaliselt blokeerivate GaN-transistoridega vooluringi, et ära kasutada nende eeliseid võimsustiheduse ja efektiivsuse osas ning muuta seeläbi kodumajapidamises kasutatava elektri laadimisprotsess tõhusamaks.
Teadlaste poolt välja töötatud vooluringi pole varem jõuelektroonikas kasutatud. Selle rakendamine tavapäraste komponentidega oleks liiga keeruline. See on nn pingetõstmise-tõstmise vooluringi topoloogia, mis võimaldab sisendpinget tõsta või langetada. Selle vooluringi eeliseid saab ära kasutada kahesuunaliselt blokeerivate transistoride abil.
Tavaliselt lülitatakse elektriautode aktiivalaldeid kõrgepingel. Fraunhofer IZM-is uuritava uuendusliku vooluringiga saab aga pinget ka madalamaks seadistada. Sellest tulenev madalam lülituspinge vähendab võimsusmuunduri lülituskadusid.
Lisaks välistab vooluring vajaduse muunduri astme järele: tavaliselt tuleb alaldis sisendpinget kõigepealt tõsta ja seejärel kahes eraldi komponendis vajalikule akupingele vähendada. Kahesuunaliselt blokeerivate GaN-transistoride abil saab neid kahte astet ühendada ühes muunduri astmes, suurendades veelgi efektiivsust ning vähendades samal ajal materjalivajadust ja kulusid.
Mõlemad efektid võivad suurendada muunduri efektiivsust kuni 99%. Uue vooluringi abil on mõeldav ka lülitussageduse ja võimsustiheduse edasine suurendamine. Eesmärk on lülitussagedus 300 kHz. Sellel on potentsiaal suurendada võimsustihedust 15 kW-ni liitri kohta, mis on kaheksa korda rohkem kui praegu kaubanduslikult saadaval olevatel laadijatel.
See tehnoloogia sobib eriti hästi elektriautodes kasutamiseks, kuna muundur on sõidukisse püsivalt paigaldatud ja seetõttu nõuab see väga kompaktset disaini. EnerConnecti projekti eesmärk on optimeerida vooluringi avalikus elektrivõrgus töötamiseks. See peaks võimaldama näiteks elektriautode kiiret laadimist majapidamiselektri abil.
Muunduri energiaülekanne võib toimuda mõlemas suunas. Lisaks sõiduki aku kasutamisele energia salvestajana sobib see tehnoloogia ideaalselt ka fotogalvaanilistes süsteemides kasutamiseks.
Algne väljaanne:
https://www.izm.fraunhofer.de/de/news_events/tech_news/enerconnect.html
