Новый «умный» модуль сделает электронику компактнее и эффективнее

Мировой спрос на электроэнергию стремительно растет. Центры обработки данных, питающие искусственный интеллект, и расширяющееся производство создают беспрецедентную нагрузку на энергосистемы.

Светлана ЛевченкоАвтор новостей

Конечно, логичным решением этой проблемы кажется увеличение генерации, но не менее важно научиться использовать имеющуюся энергию гораздо эффективнее. С этой целью сотрудники Национальной лаборатории возобновляемой энергии США (NREL) разработали новый силовой модуль на основе карбида кремния, который может радикально улучшить преобразование и передачу электроэнергии. Технология получила название ULIS — сверхнизкоиндуктивный интеллектуальный силовой модуль.

Силовые модули — это корпуса, содержащие силовую электронику, которая регулирует поток электричества между системами. Новая разработка обеспечивает рекордную эффективность, более высокую плотность мощности и при этом она недорогая в производстве. Благодаря полупроводникам из карбида кремния ULIS достигает пятикратной плотности энергии по сравнению с предыдущими конструкциями, занимая меньше места. Модуль на 1200 вольт и 400 ампер подходит для центров обработки данных, электросетей, микрореакторов, а также для авиации и военной техники нового поколения.

Ключевое преимущество ULIS — исключительно низкая паразитная индуктивность, то есть сопротивление, которое замедляет изменения электрического тока и снижает эффективность преобразования. ULIS уменьшает это сопротивление в семь-девять раз по сравнению с самыми современными аналогами.

«Мы считаем ULIS настоящим прорывом, — говорит научный сотрудник NREL Фейсал Хан. — Это сверхбыстрый модуль, рассчитанный на будущее, который сделает следующее поколение преобразователей энергии более доступным, эффективным и компактным».

Многие преимущества модуля связаны с революционным физическим дизайном. Вместо традиционной коробчатой конструкции с многослойным расположением полупроводников ULIS использует плоскую восьмиугольную компоновку. Такая дискообразная структура вмещает больше компонентов на меньшей площади, снижая размер и вес модуля, а инновационная разводка токов минимизирует магнитные помехи.

«Мы сплющили его, как блин, — рассказывает исследователь Шуофэн Чжао, — и внезапно получили недорогую высокопроизводительную конструкцию, которую гораздо проще изготовить».

ULIS также отличается от традиционных модулей материалами: вместо жесткой керамики используется гибкий полимер Temprion, что делает конструкцию тоньше и легче. Еще одно важное новшество — беспроводное управление: модуль можно контролировать без физических кабелей, что позволяет интегрировать его в самые разные системы подобно конструктору.

Модуль спроектирован с возможностью адаптации под будущие полупроводниковые материалы и уже доступен для лицензирования. По мере того как общество становится все более зависимым от надежного электроснабжения, такие технологии могут сыграть ключевую роль в энергетике будущего.

Ранее стало известно, что ученые разрабатывают первый в мире квантовый компьютер с открытым исходным кодом.

• Электроника

Поделиться