电子与环境五大技术看点:LED固态照明引节能风暴
金刚砂:提高各种设备的能源节约
电力电子在各种应用中所提供的能源节约巨大。对于提高电力成分性能来说,没有任何材料能和金刚砂媲美。通过替换标准的硅元件---激光管和MOSFETs,而是用Sic元件,能极大的减少能量损失,从而达到更高效能源效能。
根据Cree数据显示,通过使用SiC Schottky 二极管,全球已经节约了约6亿美元的电量。这相当于每年从三个烧煤发电厂或者65万辆汽车排放的二氧化碳量。这还只是个开始,SiC当前还只占整个电力元件市场的1.5%。Cree预计由Sic带来的能源节约,将相当于每年排放3亿吨二氧化碳或者240个烧煤发电厂所使用的能源。
事实上,通过使用Sic电源和二极管能带来成千上万个能源节约机会。其中包括供电器、空调、变速汽车、家用电器产品、固态照明、电网变频器、光伏发电机和风力发电机以及电动车辆和混合动力电动汽车(HEVs)的能源管理元件等。
在电网层面,如果在下一代固态变压器中使用SiC能量元件,电网效率将增加8%至10%。丰田公司预计,如果所有的变频器都是用SiCs的话,HEVs的燃料效率将提高10%。
大多数能量元件厂商包括SiC元件厂商都出于产品组合阶段;还有SiC先驱Cree、Infineon、Rohm、STMicroelectronics以及其他供应商等。当前绝大部分供应商都关注电源供应市场,还有一些人把注意力投向了光伏逆变器市场,以及固体电路变压器中的高压应用等。
Cree在一月就统计了行业首个合格的商业SiC电源金属氧化物半导体场效应管(MOSFET),该MOSFET为高效节能电源开关制定了一个新的基准。
早在今年,Cree就介绍了一款商业SiC电源MOSFET,用于光伏逆变器、高压电源和工业电源应用。三年前,德国Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems通过使用Cree的SiC MOSFET原型使光伏逆变器的效率达到了最大的98.5%。SiC元件据说转换更快;相比传统的硅基晶体管而言,SiC元件正向偏置功率损失更小。
Cree也看到了SiC元件在电网层面的机遇。作为DARPA和Office of Naval Research 项目的一部分,Cree公司建立了一个10千伏、100安培的电源组。该电源组集成至美国通用电气公司的设备中,用来生产能在20kHz条件下运作的1MW变压器。而能处理6.5kV的传统变压器只能在500Hz条件下运作。为DARPA制作的变压器高16英寸,重量为75磅。
Cree公司电源设备产品经理Paul Kierstead指出,“我们的下一个目标是电机驱动、UPS以及电动汽车应用。”
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