Cet article examine un kit d’évaluation pour réduire le time-to-market des onduleurs SiC.
Cet article est publié par pÉlectrique dans le cadre d’un partenariat exclusif de contenu numérique avec Bodo’s Power Systems.
Le temps, c’est de l’argent : cet adage s’applique également à l’industrie de l’ingénierie électrique et de l’électronique. De nombreuses entreprises s’efforcent d’optimiser leurs cycles de développement afin de réduire leurs coûts de production. Cependant, cela est plus facile à dire qu’à faire, compte tenu des nombreuses étapes qui composent un processus de développement pour les composants électroniques de puissance.
Pour faciliter le travail des fabricants d’onduleurs, des ingénieurs en conception électronique et des intégrateurs de systèmes, Mersen a développé un kit d’évaluation SiC Power Stack. L’offre complète est adaptée à la production de stations de charge haute puissance en courant continu ainsi qu’à la planification de réseaux intelligents en courant continu et de micro-réseaux, ainsi que pour toute application industrielle. Le kit permet aux développeurs de tester facilement les différents composants de leur onduleur prévu et de les adapter à la compatibilité optimale avec les exigences précises de l’application. Par la suite, Mersen peut adapter, peaufiner, modifier et fabriquer les ensembles de puissance personnalisés sur demande.
Figure 1. Les kits d’évaluation de l’empilement de puissance sont équipés des composants sélectionnés de dernière génération. Image utilisée avec la permission de Bodo’s Power Systems [] et Mersen
Composants pour Haute Performance
Le kit d’évaluation standard est conçu comme une topologie triphasée AC-DC bi-directionnelle délivrant jusqu’à 150 kVA. Il comprend trois modules de demi-pont MOSFET SiC de 1200 V de Microchip, des drivers de porte numériques, des capteurs de courant, un condensateur de liaison DC et une barre de bus de liaison DC à basse inductance. La gestion thermique du kit d’évaluation est assurée par un refroidissement par eau.
En ce qui concerne les composants utilisés dans nos ensembles conçus sur mesure, Mersen ne se limite pas à une marque particulière. Les fournisseurs sont sélectionnés en fonction des préférences des clients et des exigences techniques.
Les ingénieurs de conception d’onduleurs exigent des ensembles de puissance optimisés en coût avec une densité de puissance accrue (kW/litre) et de faibles pertes de conversion, ainsi qu’une conception compacte pour une intégration optimale dans l’application.
Mersen a des décennies d’expérience dans le développement de composants électroniques de puissance pour des empilements de puissance, tels que des barres de bus, des condensateurs, des dissipateurs thermiques et des fusibles électriques. Le développement d’un kit d’évaluation était la prochaine étape logique.
Figure 2. Le cœur du kit d’évaluation de 150 kVA comprend trois modules MOSFET SiC de 1200 V. Image utilisée avec la permission de Bodo’s Power Systems [] et Mersen
Conception Simultanée de Plusieurs Composants
Mersen a proposé le kit d’évaluation pour les onduleurs depuis 2022. Il est conçu pour un développement simple et rentable de convertisseurs de puissance spécifiques aux applications. Les barres de bus, les condensateurs, les drivers de porte et les modules de puissance SiC peuvent être sélectionnés et conçus en une seule étape rentable.
“Le développement simultané de plusieurs composants critiques accélère considérablement le processus de time-to-market pour les onduleurs,” déclare le Dr Philippe Roussel, vice-président de la ligne de produits Power Stack chez Mersen. “C’est le principal avantage du kit d’évaluation. Les ingénieurs de Mersen soutiennent les utilisateurs sur demande pour adapter et optimiser la conception de leur empilement de puissance – en tenant compte du facteur de forme, de la puissance et de la topologie, par exemple. Les principaux fournisseurs de composants clés peuvent également être impliqués dans le processus de développement, contribuant par leur expertise à l’optimisation des onduleurs.”
Approche de Personnalisation Totale
Aucun composant technique prédéfini. Mersen est agnostique quant à votre choix de topologie de circuit (3 niveaux, NPC, bi-directionnelle, DC-DC boost/buck, back-to-back, etc.), de technologie de semi-conducteur (SiC, GaN, silicium, etc.) et de type de module de puissance (triphasé simple, H-pont, à un seul bras, interrupteur unique, etc.) et d’emballage. Les clients peuvent proposer leurs propres conceptions telles quelles. Les spécialistes de Mersen offrent ensuite un haut degré de personnalisation pour optimiser et développer leur “empilement de puissance personnalisé”.
Les experts peuvent étudier toute demande de spécifications sur mesure, y compris la personnalisation des dimensions, de l’empreinte, de la géométrie, du type de refroidissement (air, liquide, heat-pipe, etc.), de la plage de puissance, du courant nominal, de la fréquence de commutation Fsw, de la tension (modules de 1,2 kV, 1,7 kV, 3,3 kV ou plus), de filtrage AC, etc.
Figure 3. Les kits d’évaluation de l’empilement de puissance peuvent être configurés sur mesure pour correspondre à toutes les exigences techniques. Image utilisée avec la permission de Bodo’s Power Systems [] et Mersen
Simulation et Tests
Mersen utilise des programmes de simulation de pointe pour optimiser les propriétés mécaniques, thermiques, électriques et électromagnétiques des empilements de puissance. Avec ces outils, les diverses interactions multi-physiques entre tous les composants peuvent être prises en compte à l’avance. Cela permet d’assurer une compatibilité optimale des composants individuels de chaque empilement de puissance.
Figure 4. Les empilements de puissance sont utilisés, par exemple, dans des stations de charge rapide en courant continu pour véhicules électriques. Image utilisée avec la permission de Adobe Stock
D’importants tests suivent le processus de conception. Les experts de Mersen fournissent également du soutien pour les tests aux fabricants d’onduleurs si nécessaire. L’entreprise possède 18 centres de recherche et développement dans le monde entier, dont deux centres de compétence pour la conception, l’assemblage et les services d’essai aux États-Unis et en Europe. Des tests hors circuit (ICT) et sous charge sont effectués ici dans des conditions réelles.
Cet article est paru à l’origine dans Bodo’s Power Systems [] magazine.