今日のテクノロジー ソリューションを支えるSiCコンポーネントの設計に対する継続的な取り組みの一環として、 Wolfspeed は、新しいWolfspeed WolfPACK™ パワー モジュール ラインの発売を発表しました。この新しい製品ファミリは、幅広いアプリケーション タイプにわたる中電力ソリューションを今日の設計者に提供することを目的としています。
Wolfspeed WolfPACKモジュールは拡張が容易で、複数の個別デバイスを備えた同じトポロジと比較して、より高い電流容量を提供します。これらのモジュールにはすべてのSiCコンポーネントが付属しており、ハーフブリッジや6パック トポロジなど、さまざまなデバイス構成で利用できます。
Wolfspeed WolfPACK電源モジュール ラインは、さまざまなアプリケーションをサポートします。いくつか詳しく見てみましょう:
車の充電ステーション
近年、電気自動車（EV）の需要は大幅に増加していますが、具体的かつ急速な成長につながる重要な分野の1つは、急速充電器を提供する能力です。化石燃料車が電気自動車よりも優れている最大の利点の1つは、数分で燃料を補給できることです。一方、EVは走行可能になるまでにかなり長い時間がかかります。充電設計によって、最短30分、最長12時間の充電時間があります。急速充電技術は、より高い電圧、より高い電流、またはその両方の組み合わせを使用して大量のエネルギーを素早く転送することにより、再充電時間を短縮できます。
Wolfspeed WolfPACK電源モジュールのSiCテクノロジーと高電流容量により、急速充電環境に最適です。これらのモジュールは小型であるため、大型ガソリンスタンドや、スペースが限られた都市部の充電場所など、さまざまな場所で使用できます。さらに、モジュールの拡張性により、メーカーは拡張可能な充電システムを開発できます。これは、EVのエネルギー容量が増加するにつれて、ますます重要になる考慮事項です。
再生可能エネルギー
より持続可能なエネルギーの未来を支えるためには、エネルギー分野における化石燃料への依存を減らすことも必要であり、そのためには風力や太陽光などの再生可能エネルギーソリューションの増加が必要です。これらの電源は環境に優しいものですが、どちらも電力網に直接供給できない電気を生成するため、実行可能にするには追加の電力変換手順が必要です。
風力タービンによって生成される電力には、AC電力 (グリッドの周波数や位相に同期されない) をDC電力に変換するために使用されるAC/DCコンバーターが必要になる場合があります。それが完了すると、電力は電力網で使用するために再びACに変換されます。一方、ソーラーパネルは直流電力のみを生成するため、電力網に接続するにはインバーターが必要です。
再生可能エネルギーの配電システムは、導入方法によっては規模が制限される場合があります。これは、電柱に取り付けられることが多い住宅用太陽光発電設備の場合に当てはまります。Wolfspeed WolfPACKモジュールに搭載されているSiC MOSFETテクノロジーにより、電力密度が向上し、電力変換システム全体のサイズが縮小されます。SiCへの移行に伴うシステムレベルの節約を検討すると、太陽光発電 (PV) インバータは、Siベースの技術と比較して、効率を維持または向上させながら、サイズ、重量、コストを20 ～ 50% 削減できることが実証されています。これは、SiCの最適な材料特性によるものです。バンドギャップが広いため、より高い破壊電圧とより高い接合温度での動作が可能になり、Siよりも高い電力密度とより高い効率が得られます。効率の向上は、エネルギーの損失を減らすことになるため、より優れた配電ネットワークをサポートするために重要です。効率がわずか1% 向上するだけで、米国に設置されている60ギガワットの太陽光発電から、年間600メガワットの太陽光発電が追加されることになります。この効率向上によるエネルギー節約をどのように捉えるか興味があるなら、エネルギー省が1ギガワット (10億ワット) をどの程度の規模で捉えるかに関する一連の資料を公開しています。
エネルギー貯蔵
再生可能エネルギーの増加には、実行可能性のための電力変換が必要なだけでなく、年間を通じていつでも消費者と産業の需要を満たす電力が利用可能であることも必要です。場合によっては、再生可能エネルギー源は、最適ではない周囲条件のために生産量が不足することもあります。また、当面の需要を上回る過剰なエネルギーを生み出すこともあります。この安定したエネルギー供給と需要の乖離を解決するために、バッテリーなどの大規模なエネルギー貯蔵システムが導入されています。これらのシステムは、再生可能エネルギーの生成量が多い期間に充電し、再生可能エネルギーがピーク時のエネルギー需要を満たせないときに電力網に放電します。
再生可能エネルギーの電力変換要件と同様に、Wolfspeed WolfPACK SiCモジュールは、SiCテクノロジーに関連するシステム密度と効率の本質的な向上により、再生可能エネルギー貯蔵ソリューションに最適です。このモジュールは、簡単に拡張可能なソリューションを作成できる能力と、設置面積の縮小により、需要を満たすための送電網供給をサポートする再生可能エネルギー インフラストラクチャの開発に最適なテクノロジーとなっています。
産業用電力システム
産業用電力システムは、データセンターから空港、製造から自動車まで、さまざまなタイプの産業分野に適用されます。多くの産業用電力システムは拡張性、自動化、適応性を重視して構築されていますが、機器のダウンタイムはコストがかかる可能性があるため、これらのシステムでは信頼性も求められます。このような産業用アプリケーションでは、ダウンタイムが大きな意味を持つため、信頼性は意思決定において最も重要な要素となります。
Wolfspeed WolfPACKモジュールは、現場での信頼性を証明する1兆時間の実績により、産業用電力システムに最適です。これらのモジュールはインダクタンスとスイッチング損失が低いため、モーター制御システム、電力コンバータ、溶接機などのアプリケーションでの高周波動作に最適です。さらに、このモジュールはベースプレートレスパッケージングを特徴としており、同社の先進的なSiCテクノロジーソリューションと組み合わせることで、システム設計者は柔軟な熱管理を実装できるようになります。
結論
Wolfspeed WolfPACKモジュールは、EV充電、再生可能エネルギー、エネルギー貯蔵、産業用電力システムなど、さまざまな業界やアプリケーションにわたって大きな可能性を提供します。実装の容易さと、SiCテクノロジーの高効率性と優れたパフォーマンスを組み合わせることで、Wolfspeed WolfPACKモジュールは中電力範囲ソリューション向けの強力なパッケージとして位置付けられます。
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