Ученые ЛЭТИ создали прототип источника бесперебойного питания, превосходящий аналоги по уровню энергоэффективности, КПД и времени подхвата нагрузки. А обновленная система охлаждения позволяет использовать разработку в северных регионах, в частности в Арктике. Исследование проводится в рамках программы «Приоритет 2030».
Созданный источник бесперебойного питания ― это результат работы ученых, направленной на применение новой компонентной базы, разрабатываемой в СПбГЭТУ «ЛЭТИ», в современных преобразователях энергии. Новая компонентная база ― это карбид-кремниевые (SIC) транзисторы. Используя их, разработчики повысили энергоэффективность и КПД, а скорость синхронизации устройства с сетью при отключении от энергоснабжения составляет менее 20 мсек. В состав прототипа включена система накопления электроэнергии на основе литий-ионных аккумуляторов с интеллектуальной системой управления батареей. Повышение характеристик в устройстве позволило заменить охлаждение с водяного на воздушное.
«Мы изначально стремились к тому, чтобы изменить принцип охлаждения полупроводниковых приборов и повысить энергоэффективность преобразователей энергии, входящих в состав источника питания. Если при больших мощностях требуется водяное охлаждение, то при увеличении энергоэффективности и КПД преобразователя возможно использовать воздушное охлаждение полупроводниковых приборов. Это может быть востребовано в Арктике, где из-за постоянных низких температур использовать водяное охлаждение не представляется возможным, либо связанно с рядом технических и технологических сложностей. Воздушное охлаждение может быть активным, с использованием вентиляторов, или пассивным, с использованием только радиаторов с организацией естественных конвективных потоков охлаждения ― это идеальный вариант. Если говорить про отдаленную перспективу, когда КПД преобразования достигнет практически 100%, то системы охлаждения вообще не будут нужны», ― рассказал о разработке порталу «Научная Россия» руководитель проекта, доцент кафедры электротехнологической и преобразовательной техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Юрий Перевалов.
Фото: пресс-служба СПбГЭТУ «ЛЭТИ
При создании устройства ученые использовали технологии «цифровых двойников». Перед реализацией самого устройства создается высокоточная численная схемотехническая модель преобразователя энергии, с помощью которой оцениваются возможные потери и определяются все параметры энергосистемы. По сути, изначально создается цифровая копия, в которой анализируется весь жизненный цикл устройства. В перспективе технология «цифровых двойников» позволит ученым объединять источники питания в сеть из нескольких устройств с единым цифровым управлением.
«Наша разработка имеет большую востребованность на территориях, удаленных от крупных объектов генерации энергии в нашей стране, в частности, в Арктике. Сегодня расположенные там современные технологичные производства требуют высокого качества электрификации. Речь идет, например, о горнодобывающих комбинатах, об объектах газо- и нефтедобычи, автономных системах телекоммуникаций, таких как вышки связи и портовая инфраструктура», ― сказал Юрий Юрьевич Перевалов.
По материалам пресс-службы СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
Фото: пресс-служба СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ