လျှပ်စစ်မော်တော်ကားပါဝါရထားများတွင် IGBT များ၏ အခန်းကဏ္ဍ- ရွေ့လျားသွားလာမှု၏အနာဂတ်ကို မောင်းနှင်ခြင်း။

မော်တော်ယာဥ်လုပ်ငန်းသည် လျှပ်စစ်ဓာတ်အားရရှိရေးဆီသို့ အရှိန်မြှင့်လာသည်နှင့်အမျှ နည်းပညာတစ်ခုသည် ဤတော်လှန်ရေးကို တိတ်တဆိတ် စွမ်းအားဖြင့် ဆက်လက်လုပ်ဆောင်နေပါသည်။ Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT)။ ဘက်ထရီနှင့် မော်တာများသည် လျှပ်စစ်ကားများ (EVs) တွင် မီးမောင်းထိုးပြလေ့ရှိသော်လည်း၊ ၎င်းသည် လျှပ်စစ်စွမ်းအင်ကို ပြောင်းလဲခြင်းနှင့် ထိန်းချုပ်ခြင်းတွင် အရေးပါသော နောက်ကွယ်မှ အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်နေသည့် IGBT ဖြစ်သည်။ ၎င်းသာမရှိလျှင် လျှပ်စစ်ဓာတ်အားရထား—EV ၏ဗဟိုချက်ဖြစ်သော—ထိရောက်စွာ သို့မဟုတ် ယုံကြည်စိတ်ချစွာလုပ်ဆောင်ရန် ရုန်းကန်ရလိမ့်မည်။ IGBTs များ မည်သို့အလုပ်လုပ်သည်ကို နားလည်ရန်နှင့် လျှပ်စစ်ခေတ်၏ စစ်မှန်သောအင်ဂျင်ကို တန်ဖိုးထားမြတ်နိုးရန်အတွက် ၎င်းတို့သည် အဘယ်ကြောင့်အရေးကြီးသည်ဆိုသည်ကို နားလည်ရန် အရေးကြီးပါသည်။

Internal Combustion မှ Electric Propulsion အထိ

သမားရိုးကျယာဉ်များသည် လောင်စာအား စက်စွမ်းအင်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲပေးသော အတွင်းလောင်ကျွမ်းအင်ဂျင်များကို အားကိုးသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့် EV များသည် ဘက်ထရီဖြင့် မောင်းနှင်သော လျှပ်စစ်မော်တာများကို အသုံးပြုကြသည်။ သို့သော်၊ ဤခလုတ်သည် ဘက်ထရီအား မော်တာသို့ ချိတ်ဆက်ခြင်းကဲ့သို့ မရိုးရှင်းပါ။ မော်တာများသည် လျှပ်စီးကြောင်း (AC) ကို ထိရောက်စွာလည်ပတ်ရန် လိုအပ်ပြီး ဘက်ထရီများသည် တိုက်ရိုက်လျှပ်စီးကြောင်း (DC) ကို သိမ်းဆည်းထားချိန်တွင် လိုအပ်ပါသည်။ ဤကွာဟချက်ကို ပေါင်းကူးရာတွင် ပါဝါအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများ၊ လျှပ်စစ်စွမ်းအင်ပြောင်းလဲခြင်း၊ ထိန်းချုပ်ခြင်းနှင့် စီမံခန့်ခွဲခြင်းဆိုင်ရာ နယ်ပယ်တစ်ခု လိုအပ်ပါသည်။ EV များတွင် ဤနယ်ပယ်၏ အဓိကအချက်မှာ IGBT ဖြစ်သည်။

IGBT များသည် EV ၏ powertrain တွင် အီလက်ထရွန်းနစ်ခလုတ်များအဖြစ် လုပ်ဆောင်ကြပြီး အထူးသဖြင့် DC အား ဘက်ထရီမှ DC သို့ AC သို့ ပြောင်းလဲပေးသော အင်ဗာတာတွင် လုပ်ဆောင်သည်။ ၎င်းတို့သည် မြင့်မားသော ဗို့အားများနှင့် လျှပ်စီးကြောင်းများတွင် လျင်မြန်သော ကူးပြောင်းခြင်းကို လုပ်ဆောင်နိုင်ပြီး မော်တာအမြန်နှုန်း၊ torque နှင့် ထိရောက်မှုတို့ကို တိကျစွာ ထိန်းချုပ်နိုင်စေသည်—အားလုံးသည် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုကို အနည်းဆုံးဖြစ်စေသည်။

IGBT ဆိုတာ ဘာလဲ

Insulated Gate Bipolar Transistor သည် MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) နှင့် BJT (Bipolar Junction Transistor) တို့ ပေါင်းစပ်ထားသော အဓိက ထရန်စစ္စတာ နည်းပညာနှစ်ခုကို ပေါင်းစပ်ထားသည်။ ရလဒ်မှာ BJT ၏ မြင့်မားသော လက်ရှိကိုင်တွယ်နိုင်မှုနှင့်အတူ MOSFET ၏ ထည့်သွင်းရိုးရှင်းမှုနှင့် လျင်မြန်သော ကူးပြောင်းမှုအမြန်နှုန်းရှိသော စက်ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။

ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံအရ၊ IGBT တွင် ဂိတ်ပေါက်၊ စုဆောင်းသူနှင့် ထုတ်လွှတ်သည့် ဂိတ်သုံးခုရှိသည်။ ဂိတ်ရှိ ဗို့အားငယ်သည် စုဆောင်းသူနှင့် ထုတ်လွှတ်သည့်ကြားတွင် ပိုကြီးသော လျှပ်စီးကြောင်းကို ထိန်းချုပ်သည်။ ဤဒီဇိုင်းသည် IGBTs များသည် မြင့်မားသောဗို့အားနှင့် လျှပ်စီးကြောင်းများ လိုအပ်သော အပလီကေးရှင်းများအတွက် အထူးသင့်လျော်သည်—လျှပ်စစ်ကားပါဝါရထားများတွင် ဖြစ်လေ့ဖြစ်ထရှိသော အခြေအနေများ။

အင်ဗာတာ- IGBTs များသည် လေးလံသော ရုတ်သိမ်းခြင်းကို လုပ်ဆောင်သည့်နေရာ

ဆွဲငင်အားအင်ဗာတာသည် IGBT များသည် ၎င်းတို့၏ အရေးအပါဆုံးအခန်းကဏ္ဍမှ လုပ်ဆောင်သည့်နေရာဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ဘက်ထရီဗူးမှ DC ဗို့အား (ပုံမှန်အားဖြင့် 300V နှင့် 800V အကြား) မှ မော်တာအား စွမ်းအင်ပေးသည့် သုံးဆင့် AC ဗို့အားအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲပေးပါသည်။ အင်ဗာတာသည် ၎င်းကို Pulse Width Modulation (PWM) ဖြင့် ရရှိပြီး IGBT များ လျင်မြန်စွာ အဖွင့်အပိတ်လုပ်သည့် နည်းပညာ—တစ်စက္ကန့်လျှင် အကြိမ်သောင်းနှင့်ချီ၍ရှိသည်။

ဤပဲမျိုးစုံများ၏ တာဝန်စက်ဝန်းကို ချိန်ညှိခြင်းဖြင့်၊ အင်ဗာတာသည် sinusoidal AC ပါဝါကို တုပသည့် လှိုင်းပုံစံကို ပုံဖော်သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် တိကျရုံသာမက ထိရောက်မှုရှိရမည်။ IGBT ခလုတ်တစ်ခုသည် အပူ၏ပုံစံဖြင့် စွမ်းအင်အနည်းငယ်ဆုံးရှုံးသွားပါသည်။ ဤဆုံးရှုံးမှုများကို လျှော့ချခြင်းသည် ယာဉ်အကွာအဝေးနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။

EV များအတွက် Advanced IGBT modules များကို low-state voltage drops ( conduction losses ) နှင့် switching losses များကို အနည်းဆုံးဖြစ်အောင် optimized switching behavior ဖြင့် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားပါသည်။ လက်တွေ့ကမ္ဘာ မောင်းနှင်မှုတွင်၊ ၎င်းသည် ပိုမိုချောမွေ့သော အရှိန်အဟုန်၊ ပိုမိုကောင်းမွန်သော ပြန်လည်ထုတ်လုပ်ထားသော ဘရိတ်အုပ်ခြင်းနှင့် စွမ်းအင်ကို ဖြုန်းတီးမှုနည်းခြင်းတို့ကို ဆိုလိုသည်။

မြင့်မားသောဗို့အား၊ မြင့်မားသောလက်ရှိ၊ မြင့်မားသောမျှော်လင့်ချက်များ

လျှပ်စစ်ကားများသည် အလွန်အမင်း လျှပ်စစ်ဖိအားကို ကိုင်တွယ်နိုင်သည့် အစိတ်အပိုင်းများကို လိုအပ်သည်။ ခေတ်မီ EV တစ်ခုရှိ powertrain သည် အရှိန်မြှင့်နေစဉ်အတွင်း ရာနှင့်ချီသော amps များကို ဆွဲထုတ်နိုင်ပြီး 600V ထက် ဗို့အားဖြင့် လည်ပတ်နိုင်သည်။ IGBT များသည် ဤအခြေအနေများကို အထူးတလည် စီမံခန့်ခွဲနိုင်စွမ်းရှိသောကြောင့်-

• မြင့်မားသောဗို့အားပိတ်ဆို့ခြင်းစွမ်းရည်  (ပုံမှန်အားဖြင့် 600V–1700V)

• မြင့်မားသောလက်ရှိသိပ်သည်းဆ ၊ ၎င်းတို့ကိုကျစ်လစ်သော်လည်းအားကောင်းစေသည်။

• ကြံ့ခိုင်သောအပူစွမ်းဆောင်ရည်လည်ပတ်နေစဉ်အတွင်း ထုတ်ပေးသော အပူဒဏ်ကို ခံနိုင်ရည်ရှိ၍

EV များအတွက် IGBT module အများစုသည် IGBT အများအပြား၊ freewheeling diodes၊ gate drivers နှင့် thermal sensors များပင်ပါဝင်သည့် power modules များတွင် ပေါင်းစပ်ထားသည်။ ဤ modules များသည် ပြင်းထန်သော မော်တော်ယာဥ်ပတ်ဝန်းကျင်—တုန်ခါမှု၊ အပူချိန် စက်ဘီးစီးခြင်းနှင့် အာကာသ ကန့်သတ်ချက်များ——အကောင်းဆုံးသော လျှပ်စစ်စွမ်းဆောင်မှုကို ပေးဆောင်နေချိန်တွင် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားပါသည်။

Regenerative Braking နှင့် Bidirectional Power Flow

IGBT များသည် နောက်ထပ်သော့ချက်ဖြစ်သည့် EV နည်းပညာ၏ အဓိကအချက်ဖြစ်သည်- regenerative braking ဖြစ်သည်။ ဤမုဒ်တွင်၊ လျှပ်စစ်မော်တာသည် ဂျင်နရေတာတစ်ခုအဖြစ် လုပ်ဆောင်ပြီး အရှိန်လျော့ချိန်တွင် ယာဉ်၏ အရွေ့စွမ်းအင်ကို လျှပ်စစ်စွမ်းအင်အဖြစ်သို့ ပြန်ပြောင်းပေးသည်။ ပါဝါအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများသည် စွမ်းအင်စီးဆင်းမှုလမ်းကြောင်း—မော်တာမှ ဘက်ထရီသို့ ပြန်ပြောင်းရမည်ဖြစ်သည်။

IGBT များသည် controlled switching မှတဆင့် ဤ bidirectional current စီးဆင်းမှုကို ချောမွေ့စေသည်။ ၎င်းတို့၏ အရှိန်အဟုန်ဖြင့် အဖွင့်အပိတ်လုပ်နိုင်စွမ်းနှင့် ကြီးမားသော လက်ရှိ spike များကို ကိုင်တွယ်နိုင်မှုသည် ထိရောက်သောစွမ်းအင်ပြန်လည်ရရှိရန်၊ မောင်းနှင်မှုအကွာအဝေးကို ပိုမိုကောင်းမွန်လာစေပြီး စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဘရိတ်အစိတ်အပိုင်းများတွင် ဝတ်ဆင်မှုကို လျှော့ချပေးပါသည်။

အပူဒဏ်ကို စီမံခန့်ခွဲခြင်း- ဖိအားအောက်တွင် အေးမြစေခြင်း။

IGBTs များသည် ထိရောက်သော်လည်း၊ အထူးသဖြင့် လျှင်မြန်စွာပြောင်းနေစဉ် သို့မဟုတ် high current loads အောက်တွင် ၎င်းတို့သည် အပူကိုထုတ်ပေးဆဲဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် အပူစီမံခန့်ခွဲမှုသည် အရေးကြီးသော ကဏ္ဍတစ်ခုဖြစ်သည်။ IGBT လျှောက်လွှာ ။ EV များတွင် အပူလွန်ကဲခြင်းသည် စွမ်းဆောင်ရည်ကို ကျဆင်းစေသည် သို့မဟုတ် ချို့ယွင်းမှုကို ဖြစ်စေနိုင်သောကြောင့် အဆင့်မြင့် အအေးပေးသည့် ဖြေရှင်းနည်းများကို အသုံးပြုသည်-

• အလူမီနီယမ်နိုက်ထရိတ်ကြွေထည်အလွှာ မြင့်မားသောအပူစီးကူးမှုအတွက်

• အရည်-အအေးခံထားသော အောက်ခံပြားများ ပါဝါမြင့်သော မော်ဂျူးများတွင်

• ပေါင်းစပ်ထားသော အပူအာရုံခံကိရိယာများ အချိန်နှင့်တပြေးညီ အပူချိန်စောင့်ကြည့်ခြင်းအတွက်

IGBTs များသည် မောင်းနှင်မှုအခြေအနေအားလုံးအောက်တွင် တစ်သမတ်တည်း စွမ်းဆောင်နိုင်စေရန်အတွက် - ရပ်တန့်သွားသောလမ်းကြောင်းမှ အဝေးပြေးလမ်းပေါ်တွင် အရှိန်အပြည့်ဖြင့် အရှိန်အဟုန်အပြည့်ဖြင့် IGBT များကို မကြာခဏ တွဲပေးပါသည်။

ယှဉ်ပြိုင်မှု- IGBTs နှင့် SiC MOSFETs

နည်းပညာတိုးတက်ပြောင်းလဲလာသည်နှင့်အမျှ Silicon Carbide (SiC) MOSFET များသည် EV အပလီကေးရှင်းများတွင် IGBTs များအတွက် အလားအလာရှိသော စိန်ခေါ်မှုများအဖြစ် ပေါ်ထွက်လာခဲ့သည်။ SiC စက်ပစ္စည်းများသည် မြန်နှုန်းမြင့်ပြောင်းခြင်း၊ ဆုံးရှုံးမှုနည်းပါးခြင်းနှင့် မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် ပိုမိုကောင်းမွန်သော စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပေးဆောင်သည်။ သို့သော် အကြီးစားထုတ်လုပ်မှုတွင် ၎င်းတို့သည် သိသိသာသာ ပိုစျေးကြီးပြီး ရင့်ကျက်မှုနည်းပါးသည်။

လက်ရှိတွင်၊ IGBTs များသည် အလယ်အလတ်တန်းစား EV များနှင့် hybrids များတွင် အသာစီးရနေဆဲဖြစ်ပြီး အထူးသဖြင့် ကုန်ကျစရိတ်သက်သာမှုမှာ အရေးကြီးပါသည်။ ပရီမီယံ EV အများအပြားသည် အထူးသဖြင့် 800V ဗိသုကာများအတွက် SiC MOSFETs ကို စတင်လက်ခံနေပြီဖြစ်သော်လည်း IGBTs များကို ပင်မ EV အများအပြားတွင် အသုံးများသည့် 400V စနစ်များတွင် တွင်ကျယ်စွာအသုံးပြုနေဆဲဖြစ်သည်။

ပေါင်းစပ်ဖြေရှင်းချက်များနှင့် စမတ်မိုဒယ်များ

ဒီဇိုင်းကို ရိုးရှင်းစေပြီး ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို မြှင့်တင်ရန်၊ ခေတ်မီ EV ပါဝါရထားများသည် IGBT-based intelligent power modules (IPMs) ကို ပိုမိုအသုံးပြုလာသည်။ ဤ modules များပေါင်းစပ်:

• IGBT များနှင့် ဂိတ်ယာဉ်မောင်းများ

• On-chip ကာကွယ်မှု (ဗို့အားလွန်ခြင်း၊ လျှပ်စီးကြောင်းနှင့် အပူချိန်လွန်ခြင်းမှ)

• ရောဂါရှာဖွေခြင်းနှင့် တုံ့ပြန်မှုစွမ်းရည်

• EMI စစ်ထုတ်ခြင်းနှင့် ကျစ်လစ်သိပ်သည်းစွာ ထုပ်ပိုးခြင်း။

ဤပေါင်းစပ်မှုသည် စနစ်ရှုပ်ထွေးမှုကို လျှော့ချရန်၊ ချို့ယွင်းမှုနှုန်းကို လျှော့ချပေးပြီး ထုတ်လုပ်မှု လွယ်ကူမှုကို မြှင့်တင်ပေးသည်—အစုလိုက်အပြုံလိုက် EV ထုတ်လုပ်မှုအတွက် အရေးကြီးပါသည်။

အသက်ရှည်ခြင်း၊ ယုံကြည်စိတ်ချရမှုနှင့် လုံခြုံမှု

မော်တော်ယာဥ်ပတ်ဝန်းကျင်တွင်၊ ယုံကြည်စိတ်ချရမှုသည် ညှိနှိုင်းမရနိုင်ပါ။ IGBT မော်ဂျူးများသည် အပူစက်ဘီးစီးခြင်း၊ စိုထိုင်းဆခံနိုင်ရည်ရှိခြင်း၊ တုန်ခါမှုစမ်းသပ်ခြင်းနှင့် ဗို့အားမြင့်သောဖိစီးမှုအခြေအနေများ အပါအဝင် ပြင်းထန်သောအရည်အချင်းစစ်ဆေးမှုကို ခံယူသည်။ ၎င်းတို့၏ မအောင်မြင်သော ယန္တရားများကို ကောင်းစွာနားလည်ပြီး သင့်လျော်သော အပူစီမံခန့်ခွဲမှုဖြင့် ဆယ်စုနှစ်တစ်ခုကျော်ကြာ ယုံကြည်စိတ်ချစွာ လည်ပတ်နိုင်သည်။

ထို့အပြင်၊ တာတိုပတ်လမ်းကာကွယ်ရေး၊ ကွဲအက်သိရှိခြင်းနှင့် အဖွင့်အပိတ်ယန္တရားများကဲ့သို့ တပ်ဆင်ထားသော ဘေးကင်းရေးအင်္ဂါရပ်များသည် မှားယွင်းနေသည့်အခြေအနေတွင်ပင် IGBTs များသည် ယာဉ်နှင့် ၎င်း၏ခရီးသည်များကို လှပစွာပိတ်သွားစေရန် သေချာစေသည်။

လျှပ်စစ်ရွေ့လျားနိုင်မှု၏အနာဂတ်ကို မောင်းနှင်ပါ။

လျှပ်စစ်ရွေ့လျားနိုင်မှုသို့ ကူးပြောင်းခြင်းသည် မော်တာများအတွက် အင်ဂျင်များကို လဲလှယ်ခြင်းမျှသာမဟုတ်ပါ။ ၎င်းတွင် စွမ်းအင်ကို မည်ကဲ့သို့ စီမံခန့်ခွဲသည်၊ သိမ်းဆည်းသည်၊ အသုံးချပုံကို ပြန်လည်စဉ်းစားခြင်း ပါဝင်သည်။ IGBT များသည် ဤပြောင်းလဲမှုတွင် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။ ၎င်းတို့သည် ဘက်ထရီမှ watt တိုင်းကို ရွေ့လျားမှုအဖြစ်သို့ ထိရောက်စွာပြောင်းလဲနိုင်စေရန် သို့မဟုတ် ဘရိတ်အုပ်နေစဉ်အတွင်း သိမ်းဆည်းထားကြောင်း သေချာစေရန် စွမ်းအင်တံခါးစောင့်များအဖြစ် လုပ်ဆောင်သည်။

တစ်ကမ္ဘာလုံးတွင် EV မွေးစားမှု ကြီးထွားလာသည်နှင့်အမျှ ပိုမိုထိရောက်၊ ယုံကြည်စိတ်ချရပြီး ကျစ်လစ်သော ပါဝါအီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းများအတွက် လိုအပ်ချက်များလည်း ရှိလာပါသည်။ IGBT များသည် အထူးသဖြင့် ကတုတ်ကျင်းများ တံခါးတည်ဆောက်ပုံများနှင့် ကွင်းပြင်ရပ်တန့်ရေး ဒီဇိုင်းများကဲ့သို့ ဆန်းသစ်တီထွင်မှုများဖြင့် ဤလိုအပ်ချက်များကို ဖြည့်ဆည်းရန် ဆက်လက်တိုးတက်နေပါသည်။ ၎င်းတို့သည် နောက်ဆုံးတွင် အချို့သော high-end applications များတွင် SiC ကိရိယာများဖြင့် အစားထိုးနိုင်သော်လည်း ယခုအချိန်တွင် ၎င်းတို့သည် EV powertrain ၏ အလုပ်ကောင်အဖြစ် ကျန်ရှိနေပါသည်။

နိဂုံး

IGBTs များသည် လျှပ်စစ်ကားများ၏ မကျော်ကြားသော သူရဲကောင်းများဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့သည် ဘီးများကို ရွေ့လျားခြင်း သို့မဟုတ် စွမ်းအင်ကို သိုလှောင်ထားခြင်း မရှိသော်လည်း ဘက်ထရီမှ လမ်းမဆီသို့ တိကျစွာနှင့် ထိရောက်စွာ စီးဆင်းကြောင်း သေချာပါသည်။ traction inverters မှ regenerative braking ၊ thermal management မှ integrated safety features များအထိ၊ IGBT များသည် EV ၏ powertrain တွင် အရေးကြီးသော လုပ်ဆောင်မှုတိုင်းနီးပါးကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။

မော်တော်ယာဥ်ကမ္ဘာကြီးသည် ဓာတ်ငွေ့ထုတ်လွှတ်မှု လုံးဝကင်းစင်ပြီး စမတ်ကျသော ရွေ့လျားနိုင်မှုဆီသို့ ပြေးနေသကဲ့သို့ IGBTs များသည် အပြောင်းအလဲကို တွန်းအားပေးနေရုံမျှမက၊ ၎င်းတို့သည် အပြောင်းအလဲကို တွန်းအားပေးနေပါသည်။ ၎င်းတို့၏အခန်းကဏ္ဍကို နားလည်ခြင်းက ခေတ်မီလျှပ်စစ်ကားများကို ဖြစ်နိုင်ရုံသာမက အစွမ်းထက်၊ ဘေးကင်းပြီး ထိရောက်မှုဖြစ်စေသည့် ရှုပ်ထွေးပြီး ဆွဲဆောင်မှုရှိသော နည်းပညာကို အလင်းပေးသည်။