Hızla gelişen yenilenebilir enerji ortamında,Enerji Depolama Sistemi(ESS) şebeke istikrarı için kritik bir dayanak olarak ortaya çıkmıştır. Herhangi bir ESS'nin kalbinde, çift yönlü AC/DC güç dönüşümünden sorumlu temel ekipman olan Güç Dönüşüm Sistemi (PCS) bulunur. PCS'nin performansı, verimliliği ve güvenilirliği büyük ölçüde temel güç yarı iletken anahtarları tarafından belirlenir. Şu anda bu alanda iki büyük teknoloji hakimdir: geleneksel Silikon-tabanlı Yalıtımlı Çift Kutuplu Transistörler (SiC IGBT'ler) ve yeni-nesil Silikon Karbür (SiC) MOSFET'ler.
SiC Atılımı: Daha Yüksek Verimlilik ve Minimum Kayıp
Ancak enerji depolama talepleri daha yüksek güç yoğunluğuna ve daha fazla entegrasyona doğru ilerledikçe Silikon-tabanlı cihazlar fiziksel sınırlarına yaklaşıyor. Silisyum Karbür (SiC) MOSFET'lerin yıkıcı bir güç olarak devreye girdiği yer burasıdır. Geniş bir-bant aralığı (WBG) yarı iletkeni olan Silisyum Karbür, geleneksel IGBT'lere kıyasla anahtarlama enerji kayıplarını %50 ila %70'e kadar azaltırken önemli ölçüde daha yüksek anahtarlama frekanslarında çalışmasına olanak tanıyan kendine özgü malzeme özelliklerine sahiptir.
Verimliliğin ötesinde, SiC cihazları üstün termal iletkenlik sergiler ve çok daha yüksek çalışma sıcaklıklarına dayanabilir. SiC çok daha az atık ısı ürettiğinden, mühendisler ağır soğutma radyatörlerinin boyutunu önemli ölçüde küçültebilir ve hatta karmaşık sıvı-soğutma sistemlerinden daha basit zorlamalı-hava soğutmaya geçiş yapabilirler.
800V Geçişi ve Geleceğe Giden Yol
Sektör şu anda verimi en üst düzeye çıkarmak ve kablo kayıplarını en aza indirmek için 800V-ve hatta 1500V-yüksek-voltajlı pil platformlarına doğru büyük bir mimari değişime tanık oluyor. Bu yüksek voltaj eşiklerinde, geleneksel IGBT'ler artan anahtarlama kayıplarına maruz kalır ve bu durum genellikle sistemin güvenlik açığını artıran karmaşık çok-seviyeli topolojiler gerektirir. Yüksek arıza elektrik alanı kuvvetine sahip SiC MOSFET'ler, bu yüksek-voltajlı ortamların üstesinden daha basit, daha şık devre tasarımlarıyla zahmetsizce gelir.
Sonuç olarak SiC, endüstri için birinci sınıf bir alternatiften ana akım yükseltme yoluna hızla geçiş yapıyor. SiC yongaları şu anda IGBT'lere göre daha yüksek bağımsız bileşen maliyetine sahip olsa da, daha küçük muhafazalar, azaltılmış termal yönetim ve ömür boyu enerji tasarrufları sayesinde elde edilen bütünsel tasarruflar, ekonomik açıdan cazip bir durum oluşturmaktadır. İleriye dönük olarak SiC, orta{2}}-yüksek güç uygulamalarında yavaş yavaş geleneksel IGBT'lerin yerini almaya ve sonunda dünya çapında ticari, endüstriyel ve şebeke-ölçekli enerji depolama sistemleri için standart konfigürasyon haline gelmeye hazırlanıyor.