Технологии создания полупроводниковых преобразователей
Учёные НГТУ НЭТИ разрабатывают новые технологии создания мощных полупроводниковых преобразователей
Специалисты Новосибирского государственного технического университета НЭТИ ведут работу над гибридной технологией проектирования силовых полупроводниковых преобразователей, отличающихся высокой удельной мощностью и эффективностью преобразования электрической энергии. Подобные устройства востребованы в специализированных системах электроснабжения, включая регулируемые электроприводы, а также автономные энергетические комплексы аэрокосмического назначения.
Исследование продолжает проект, посвящённый разработке методов проектирования и преобразования электрической энергии с учётом массогабаритных характеристик оборудования. Работа выполняется в рамках стратегического технологического проекта «Силовая электроника и интеллектуальная энергетика», реализуемого по федеральной программе «Приоритет-2030».
По словам доцента кафедры электроники и электротехники НГТУ НЭТИ, кандидата технических наук Алексея Удовиченко, применение широкозонных полупроводниковых материалов в силовой электронике позволяет создавать более компактные и производительные энергетические устройства. Использование таких материалов открывает перспективы для повышения рабочих частот преобразования до 500 кГц и достижения удельной объёмной мощности на уровне 1000 Вт на кубический дюйм корпуса.
В рамках проекта разрабатывается силовой инверторный модуль мощностью 10 кВт, рассчитанный на работу с частотой 500 кГц. Ожидаемый коэффициент полезного действия устройства составляет 98%, что соответствует высоким показателям эффективности для оборудования данного класса. Достичь такого результата предполагается благодаря использованию широкозонных полупроводников, которые позволяют уменьшить потери энергии по сравнению с традиционными решениями на основе кремниевых MOSFET-транзисторов.
Результатом исследования должно стать создание силового полупроводникового преобразователя с уменьшенными массой и габаритами. Разработку планируется применять в мехатронных системах специального назначения, в том числе в составе регулируемых электроприводов и автономных систем электропитания аэрокосмической техники.
Для реализации проекта предстоит разработать конструкцию силового модуля с минимальными паразитными индуктивностями, определить технологические требования к изготовлению инверторов напряжения и подготовить методику проведения испытаний. Кроме того, исследователям необходимо установить технологические особенности производства модулей и сформировать требования к качеству используемых материалов и комплектующих.
В число промышленных партнёров проекта входят новосибирские предприятия АО «ПО «Север» и АО «НИИ «Октава». Сотрудничество осуществляется на основании трёхстороннего соглашения. Продолжительность реализации проекта составляет три года.