Si MOSFET-ovi – katalizator koji pokreće brzi razvoj APF-ova

Filtri aktivne snage (APF), kao elektronički uređaji aktivne snage za ublažavanje problema s kvalitetom električne energije kao što su harmonici, jalova snaga i neravnoteže snage u distribucijskim mrežama, imaju povijest razvoja od gotovo pola stoljeća. Međutim, zbog ograničenja kao što su relativno niski efektivni kapacitet filtriranja harmonijskog reda, osjetljivost na rezonanciju s električnom mrežom koja dovodi do nestabilnosti sustava i veliki gubici, APF-ovi nisu naširoko prihvaćeni. U praksi, tradicionalni pasivni filtri ostaju glavno rješenje za smanjenje harmonijske i jalove snage u distribucijskim mrežama.

Kako bi se ublažili trenutni harmonici u distribucijskoj mreži, APF (automatski filtar snage) treba održavati izlaz široke propusnosti, s kontrolnom propusnošću od najmanje 1 kHz (većom od 2,5 kHz ako je potreban raspon harmonika koji se filtrira do 51. reda). Međutim, kako bi se održala stabilnost sustava, rezonantna frekvencija izlaznog LCL filtra APF-a obično je nekoliko puta veća od kontrolne širine pojasa. To znači da za snažnu robusnost sustava rezonantna frekvencija izlaznog LCL filtra APF-a općenito mora biti iznad 20 kHz. S druge strane, za filtriranje valovitosti preklapanja tradicionalnih APF-ova koji koriste IGBT kao sklopke za napajanje, frekvencija preklapanja mora biti najmanje četiri puta veća od rezonantne frekvencije izlaznog LCL filtera. U stvarnosti, tradicionalni IGBT obično rade ispod 30 kHz. Stoga APF-ovi koji koriste IGBT kao sklopke za napajanje zahtijevaju kontrolnu propusnost od nekoliko stotina Hz da bi se postigla snažna robusnost sustava, ali kontrolna propusnost od nekoliko stotina Hz gotovo je nedostatna za kompenzaciju harmonika višeg -reda. To čini gotovo nemogućim APF-ove da postignu razumnu ravnotežu između stabilnosti i sposobnosti kompenzacije, značajno ograničavajući njihovu široku upotrebu.

SiC MOSFET-ovi, kao treća{0}}generacija poluvodičkih sklopnih uređaja za napajanje, doživjeli su brzi razvoj posljednjih godina i sada se naširoko koriste u raznim energetskim elektroničkim proizvodima. SiC MOSFET-ovi održavaju visoku frekvenciju prebacivanja čak iu-primjenama velike snage, što je karakteristika gotovo-krojena za APF-ove (automatski prekidači napajanja). U APF-ovima srednje{5}}do-velike snage (20~200A), SiC MOSFET-ovi još uvijek mogu raditi na frekvenciji prebacivanja od oko 50kHz. Kombiniranjem dvo-tehnologije interleave kanala i tehnologije magnetske integracije, trenutna frekvencija mreškanja u izlaznom LCL filtru APF-a može se povećati na preko 100 kHz. Ovo omogućuje projektiranje izlazne rezonantne frekvencije LCL filtra na oko 20 kHz (prigušenje -28 dB) i kontrolnu propusnost na oko 2,5 kHz. To omogućuje APF-u da u potpunosti kompenzira 51. harmonik (osnovna frekvencija 50Hz). Nadalje, budući da je kontrolna širina pojasa daleko od rezonantne frekvencije izlaznog LCL filtra, sustav pokazuje snažnu robusnost i manje je sklon rezonanciji s mrežom za distribuciju električne energije, čime se smanjuje nestabilnost. Osim toga, gubici APF-ova koji koriste SiC MOSFET-ove kao glavni sklopni uređaj za napajanje manji su od onih kod APF-ova koji koriste tradicionalne IGBT-ove kao glavni sklopni uređaj za napajanje.

Zaključno, SiC MOSFET-ovi su gotovo savršeni kao glavni sklopni uređaj za napajanje za APF-ove (Sustav faktora aktivne snage). Oni će bez sumnje potaknuti daljnju i širu primjenu APF-ova i drugih proizvoda za kvalitetu aktivne energije, pridonoseći zelenoj distribucijskoj mreži električne energije.

Leonhard Electricity Company, visoko{0}}tehnološka tvrtka specijalizirana za istraživanje i razvoj i proizvodnju SiC MOSFET proizvoda za kvalitetu električne energije, lansirala je punu seriju SiC MOSFET proizvoda za kvalitetu električne energije u rasponu od 20 do 200 A na više naponskih razina. Njegovi osnovni proizvodi koriste dvo-tehnologiju isprepletanja kanala i tehnologiju magnetske integracije, omogućujući ekvivalentnu frekvenciju prebacivanja koja prelazi 100 kHz, postižući ultra-visoku stabilnost, male gubitke i malu veličinu.