पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में ट्रेंचस्टॉप IGBT के अनुप्रयोग

पावर इलेक्ट्रॉनिक्स आधुनिक विद्युत प्रणालियों की रीढ़ है, जो विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए विद्युत ऊर्जा को परिवर्तित करने, नियंत्रित करने और प्रबंधित करने में मदद करता है। इन प्रणालियों में प्रमुख घटकों में अछूता गेट द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (IGBT) है, जो व्यापक रूप से पावर सिस्टम में उच्च दक्षता स्विचिंग के लिए उपयोग किया जाता है। IGBT तकनीक में एक उल्लेखनीय उन्नति है ट्रेंचस्टॉप IGBT , एक विशेष संस्करण जो विभिन्न प्रकार के उद्योगों में पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह लेख पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में ट्रेंचस्टॉप IGBT तकनीक के अनुप्रयोगों का पता लगाएगा, इसके प्रमुख लाभों, अनुप्रयोगों और कैसे इसने आधुनिक विद्युत प्रणालियों में क्रांति ला दी है।

एक ट्रेंचस्टॉप IGBT क्या है?

अनुप्रयोगों में देरी करने से पहले, यह समझना महत्वपूर्ण है कि ट्रेंचस्टॉप IGBT क्या है और यह कैसे काम करता है। एक IGBT एक अर्धचालक डिवाइस है जो द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर और फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (FETs) दोनों की सर्वोत्तम विशेषताओं को जोड़ती है। यह उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में विद्युत संकेतों को कुशलतापूर्वक स्विच करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे यह बिजली रूपांतरण, स्विचिंग और नियंत्रण प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण घटक है।

ट्रेंचस्टॉप IGBT एक विशेष प्रकार की IGBT तकनीक है जिसे Infineon Technologies द्वारा विकसित किया गया है, जिसमें एक ट्रेंच गेट संरचना शामिल है। यह डिज़ाइन पारंपरिक IGBT डिजाइनों की तुलना में बेहतर दक्षता, कम स्विचिंग नुकसान और बेहतर थर्मल प्रबंधन के लिए अनुमति देता है। ट्रेंच गेट डिज़ाइन ऑन-स्टेट वोल्टेज ड्रॉप को कम करने में भी मदद करता है और वर्तमान हैंडलिंग क्षमता को बढ़ाता है, जिससे यह उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में अधिक कुशल हो जाता है।

ट्रेंचस्टॉप IGBT की प्रमुख विशेषताएं

विभिन्न अनुप्रयोगों में गोता लगाने से पहले, आइए संक्षेप में ट्रेंकस्टॉप IGBT प्रौद्योगिकी की कुछ प्रमुख विशेषताओं को छूते हैं:

• कम स्विचिंग लॉस : ट्रेंच गेट डिज़ाइन तेजी से स्विचिंग और कम स्विचिंग लॉस को सक्षम करता है। यह डिवाइस को अधिक कुशल बनाता है, विशेष रूप से उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों में।

• कम किया गया चालन नुकसान : बेहतर गेट नियंत्रण और संरचना के साथ, ट्रेंचस्टॉप आईजीबीटी में राज्य के कम वोल्टेज ड्रॉप कम होता है, जिससे चालन कम होने से कम होता है। यह बेहतर समग्र ऊर्जा दक्षता में योगदान देता है।

• संवर्धित थर्मल प्रबंधन : उच्च-शक्ति स्विचिंग के दौरान उत्पन्न गर्मी के प्रबंधन में ट्रेंचस्टॉप IGBTS एक्सेल। बेहतर डिज़ाइन डिवाइस की विश्वसनीयता और दीर्घायु को बढ़ाते हुए गर्मी को अधिक प्रभावी ढंग से फैलाने में मदद करता है।

• उच्च वोल्टेज और वर्तमान हैंडलिंग : ये डिवाइस उच्च वोल्टेज (1,700V या अधिक तक) और धाराओं को संभालने में सक्षम हैं, जो उन्हें पावर इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त बनाते हैं।

अब जब हमें ट्रेंचस्टॉप IGBT की मुख्य विशेषताओं की समझ है, तो चलो पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में अनुप्रयोगों का पता लगाएं जहां वे एक महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं।

1। इलेक्ट्रिक वाहन (ईवीएस)

ग्रीनर और अधिक टिकाऊ परिवहन की बढ़ती मांग के कारण इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) बाजार तेजी से बढ़ रहा है। ट्रेंचस्टॉप आईजीबीटी ईवी इनवर्टर में आवश्यक घटक हैं, जो इलेक्ट्रिक मोटर को चलाने के लिए बैटरी से डायरेक्टिंग करंट (एसी) में प्रत्यक्ष करंट (डीसी) को बदलते हैं।

इन्वर्टर की दक्षता सीधे वाहन के प्रदर्शन को प्रभावित करती है, विशेष रूप से इसकी सीमा और चार्जिंग समय। ट्रेंचस्टॉप IGBTs, उनके कम स्विचिंग और चालन हानि के साथ, इन्वर्टर की दक्षता को अधिकतम करने में मदद करते हैं, जिससे ऊर्जा की खपत कम हो जाती है, लंबी बैटरी जीवन और अधिक कुशल बिजली रूपांतरण होता है। ऊर्जा हानि और गर्मी उत्पादन को कम करके, ट्रेंचस्टॉप आईजीबीटी भी बैटरी और मोटर के जीवन को बढ़ाने में मदद करते हैं, जो ईवी निर्माताओं और उपभोक्ताओं के लिए समान रूप से महत्वपूर्ण है।

इसके अलावा, ट्रेंचस्टॉप IGBTs तेजी से स्विचिंग और बेहतर थर्मल प्रबंधन को सक्षम करते हैं, जो उच्च-प्रदर्शन ईवी अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण हैं। ये विशेषताएं चिकनी संचालन, घटकों पर पहनने को कम करने और स्थायित्व में वृद्धि करने में योगदान करती हैं।

2। नवीकरणीय ऊर्जा प्रणाली

जैसे -जैसे दुनिया अधिक टिकाऊ ऊर्जा स्रोतों की ओर बढ़ती है, सौर और पवन ऊर्जा जैसी अक्षय ऊर्जा प्रणाली अधिक प्रचलित हो रही है। ट्रेंचस्टॉप IGBTS इन प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, विशेष रूप से पावर इनवर्टर में उपयोग किए जाने वाले सौर पैनलों या पवन टर्बाइन द्वारा उत्पन्न डीसी पावर को एसी पावर में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किया जाता है, जिसे ग्रिड में खिलाया जा सकता है या उपभोक्ताओं द्वारा उपयोग किया जा सकता है।

अक्षय ऊर्जा प्रणालियों में, दक्षता सर्वोपरि है। रूपांतरण प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा का प्रत्येक बिट मायने रखता है, और नुकसान सिस्टम की प्रभावशीलता को कम कर सकता है। ट्रेंचस्टॉप IGBTs, उनके कम स्विचिंग और चालन हानि के साथ, यह सुनिश्चित करने में मदद करें कि उत्पन्न ऊर्जा की अधिकतम मात्रा परिवर्तित और कुशलता से उपयोग की जाती है। इसके अतिरिक्त, इन IGBTs की उच्च वोल्टेज हैंडलिंग क्षमता उन्हें बड़े पैमाने पर अक्षय ऊर्जा प्रतिष्ठानों के लिए आदर्श बनाती है, जहां उच्च शक्ति के स्तर की आवश्यकता होती है।

कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों में काम करने की क्षमता एक और महत्वपूर्ण लाभ है। ट्रेंचस्टॉप आईजीबीटी अत्यधिक विश्वसनीय हैं और पवन टर्बाइन या सौर खेतों में पाए जाने वाले मांग वाले वातावरण का सामना कर सकते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रिया स्थिर और सुसंगत है।

3। औद्योगिक मोटर ड्राइव

औद्योगिक मोटर ड्राइव का उपयोग विभिन्न उद्योगों में इलेक्ट्रिक मोटर्स की गति और टोक़ को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, जैसे कि विनिर्माण, रोबोटिक्स, एचवीएसी सिस्टम और कन्वेयर बेल्ट। ट्रेंचस्टॉप IGBTs आमतौर पर इन अनुप्रयोगों में कुशलतापूर्वक नियंत्रण और बिजली को परिवर्तित करके और विद्युत संकेतों को प्रबंधित करने के लिए मोटर्स को ड्राइव करने के लिए उपयोग किया जाता है।

मोटर ड्राइव सिस्टम की दक्षता उपयोग किए गए पावर स्विचिंग उपकरणों के प्रदर्शन पर अत्यधिक निर्भर है। स्विचिंग और चालन के नुकसान को कम करके, ट्रेंचस्टॉप IGBTs मोटर ड्राइव की समग्र दक्षता में सुधार करते हैं, ऊर्जा की खपत को कम करते हैं और ऑपरेशन के दौरान उत्पन्न गर्मी को कम करते हैं। यह मोटर और ड्राइव सिस्टम दोनों के जीवनकाल को लम्बा करने में मदद करता है, जिससे रखरखाव की लागत कम होती है।

इसके अलावा, ट्रेंचस्टॉप IGBTS की फास्ट स्विचिंग क्षमता मोटर गति और टोक़ के अधिक सटीक नियंत्रण के लिए अनुमति देती है, जो उन अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है, जिन्हें उच्च परिशुद्धता और गतिशील प्रदर्शन की आवश्यकता होती है, जैसे कि रोबोटिक्स या स्वचालित विनिर्माण प्रक्रियाएं।

4। निर्बाध बिजली की आपूर्ति (यूपीएस)

पावर आउटेज के मामले में निर्बाध बिजली की आपूर्ति (यूपीएस) संवेदनशील उपकरणों, जैसे कंप्यूटर, सर्वर और चिकित्सा उपकरणों को बैकअप शक्ति प्रदान करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। यूपीएस सिस्टम लोड के लिए एसी पावर में डीसी पावर को बैटरी से परिवर्तित करने के लिए इनवर्टर पर भरोसा करते हैं।

ट्रेंचस्टॉप IGBTs का उपयोग यूपीएस सिस्टम में व्यापक रूप से किया जाता है क्योंकि उनकी कुशलता से स्विच करने और उच्च शक्ति के स्तर को संभालने की क्षमता होती है। नुकसान को कम करके और कुशल रूपांतरण सुनिश्चित करके, ट्रेंचस्टॉप IGBTs लंबे समय तक बैटरी जीवन, बेहतर ऊर्जा उपयोग, और यूपीएस के समग्र प्रदर्शन को बढ़ाने में योगदान करते हैं। अस्पतालों, डेटा केंद्रों और दूरसंचार जैसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में, ये विशेषताएं लगातार और विश्वसनीय बिजली की आपूर्ति को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

इसके अलावा, ट्रेंचस्टॉप IGBTs की थर्मल प्रबंधन क्षमताएं यूपीएस सिस्टम के लिए महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि ये सिस्टम अक्सर विस्तारित अवधि के लिए उच्च भार के तहत काम करते हैं। प्रभावी गर्मी अपव्यय यह सुनिश्चित करता है कि सिस्टम विश्वसनीय रहता है और ओवरहीटिंग से पीड़ित नहीं होता है, जिससे सिस्टम विफलताएं हो सकती हैं।

5। उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए बिजली की आपूर्ति

ट्रेंचस्टॉप IGBTs विभिन्न उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, जैसे टेलीविज़न, ऑडियो सिस्टम और चार्जर्स के लिए बिजली की आपूर्ति में भी पाए जाते हैं। ये बिजली की आपूर्ति ग्रिड से एसी पावर को इन उपकरणों के लिए आवश्यक डीसी पावर में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार हैं।

इन अनुप्रयोगों में ट्रेंचस्टॉप IGBTs का प्रमुख लाभ उनके कम नुकसान हैं, जो बिजली की आपूर्ति की दक्षता को बढ़ाने में मदद करते हैं। कम गर्मी उत्पादन यह सुनिश्चित करता है कि उपकरण ऑपरेशन के दौरान शांत रहें, उनके प्रदर्शन और दीर्घायु को बढ़ाते हैं। इसके अलावा, ट्रेंचस्टॉप IGBTs की कॉम्पैक्ट आकार और विश्वसनीयता छोटे, अधिक कुशल डिज़ाइन को सक्षम करती है जो आधुनिक उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आदर्श हैं।

6। एचवीडीसी और तथ्य प्रणाली

उच्च वोल्टेज डायरेक्ट करंट (HVDC) ट्रांसमिशन सिस्टम और लचीले एसी ट्रांसमिशन सिस्टम (FACTS) का उपयोग बड़े पैमाने पर विद्युत ग्रिड में लंबी दूरी पर कुशलता से परिवहन शक्ति के लिए किया जाता है। ट्रांसमिशन के दौरान बिजली के नुकसान को कम करने और ग्रिड को स्थिर करने के लिए ये सिस्टम महत्वपूर्ण हैं।

ट्रेंचस्टॉप IGBTs इन प्रणालियों में आवश्यक हैं क्योंकि वे उच्च वोल्टेज को संभाल सकते हैं और जल्दी से स्विच कर सकते हैं, जिससे कुशल बिजली रूपांतरण और ट्रांसमिशन की अनुमति मिलती है। इन प्रणालियों की दक्षता में सुधार करके, ट्रेंचस्टॉप आईजीबीटी ट्रांसमिशन के दौरान ऊर्जा के नुकसान को कम करने और ग्रिड स्थिरता में सुधार करने में मदद करते हैं, जो कि अक्षय ऊर्जा स्रोतों के रूप में तेजी से महत्वपूर्ण है, ग्रिड में अधिक एकीकृत हो जाता है।

7। रेल कर्षण प्रणाली

रेलवे कर्षण प्रणालियों में, ट्रेंचस्टॉप IGBTs का उपयोग कर्षण इनवर्टर में किया जाता है, जो इलेक्ट्रिक ट्रेनों के मोटर्स को चलाने के लिए रेलवे की बिजली की आपूर्ति से डीसी को एसी में परिवर्तित करते हैं। उच्च धाराओं और वोल्टेज को संभालने की क्षमता इन मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए ट्रेंचस्टॉप आईजीबीटी को एकदम सही बनाती है।

कर्षण इनवर्टर की दक्षता में सुधार करके, ट्रेंचस्टॉप आईजीबीटी ऊर्जा की खपत, तेजी से त्वरण और लंबे समय तक ट्रेन जीवन में योगदान करते हैं। उनकी विश्वसनीयता विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में ट्रेन के प्रदर्शन को सुनिश्चित करती है, अत्यधिक गर्मी से लेकर ठंड तक।

निष्कर्ष

ट्रेंचस्टॉप IGBT तकनीक की शुरूआत ने पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण प्रगति को चिह्नित किया है। स्विचिंग और चालन हानि को कम करने, थर्मल प्रबंधन में सुधार करने और उच्च शक्ति के स्तर को संभालने की अपनी क्षमता के साथ, ट्रेंचस्टॉप IGBTS इलेक्ट्रिक वाहनों और अक्षय ऊर्जा प्रणालियों से लेकर औद्योगिक मोटर ड्राइव और यूपीएस सिस्टम तक विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में एक आवश्यक घटक बन गया है।

इन उपकरणों ने उद्योगों में पावर इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम की दक्षता, विश्वसनीयता और प्रदर्शन में सुधार पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाला है। जियांगसू डोंगगई सेमीकंडक्टर कंपनी, लिमिटेड जैसी कंपनियां ट्रेंचस्टॉप आईजीबीटी सहित उच्च-गुणवत्ता वाले अर्धचालक समाधान प्रदान करने में सबसे आगे हैं, जो उद्योगों को अधिक कुशल और टिकाऊ संचालन प्राप्त करने में मदद करती हैं। उनका निरंतर नवाचार और उच्च-प्रदर्शन घटकों पर ध्यान केंद्रित करना पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और ऊर्जा प्रणालियों के भविष्य को आकार देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा।