سیلیکون کاربید قدرت می‌دهد: انرژی بیشتر، وسایل نقلیه سریع‌تر و شبکه‌های پایدارتر

دانشمندان یک ماژول برق کم‌هزینه و جمع‌وجور توسعه داده‌اند که می‌تواند در مراکز داده، ریزراکتور‌ها و وسایل نقلیه سنگین مورد استفاده قرار گیرد.

کد خبر: ۱۳۰۴۴۵۳

شنبه - ۲۲ شهريور ۱۴۰۴ / September 13, 2025

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، دانشمندان یک ماژول برق کم‌هزینه و جمع‌وجور توسعه داده‌اند که می‌تواند در مراکز داده، ریزراکتور‌ها و وسایل نقلیه سنگین مورد استفاده قرار گیرد. این نوآوری کارآمد که ماژول برق هوشمند با اندوکتانس بسیار پایین (ULIS) نامیده می‌شود، قادر است پنج برابر چگالی انرژی بیشتر نسبت به طرح‌های قبلی در بسته‌ای کوچک‌تر به دست آورد.

این ماژول که توسط آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر در ایالات متحده توسعه یافته است، می‌تواند به تولیدکنندگان در ساخت و تأمین انرژی فناوری‌های کارآمدتر، جمع‌وجورتر و سبک‌تر کمک کند.

دانشمندان فاش کردند که این ماژول برق ۱۲۰۰ ولت و ۴۰۰ آمپر برای استفاده در شبکه‌های برق و حتی وسایل نقلیه سنگین مانند هواپیما‌های نسل بعدی و وسایل نقلیه نظامی مناسب است.

ULIS دارای اندوکتانس انگلی است

آنها خاطرنشان کردند که ULIS دارای اندوکتانس انگلی است - مقاومت در برابر تغییرات جریان الکتریکی، که مانع اصلی هرگونه تبدیل الکتریکی است - که هفت تا نه برابر کمتر از هر ماژول قدرت سیلیکون کاربیدی پیشرفته فعلی است. تبدیل فوق سریع و فوق کارآمد جریان الکتریکی به اشکال قابل استفاده، به ULIS اجازه می‌دهد تا انرژی قابل استفاده بیشتری را از منبع برق "استخراج" کند. این امر آن را به یک راه حل قانع کننده برای مشکل تقاضای انرژی جهان تبدیل می‌کند.

فیصل خان محقق ارشد الکترونیک قدرت NREL و محقق اصلی این پروژه، گفت: "ما ULIS را یک پیشرفت واقعی می‌دانیم. این یک ماژول قدرت فوق سریع و مقاوم در برابر آینده است که نسل بعدی مبدل‌های قدرت را مقرون به صرفه‌تر، کارآمدتر و جمع و جورتر خواهد کرد. "

مناسب برای کاربرد‌های با شدت بالا، مانند هوانوردی و عملیات نظامی

خان توضیح داد که ULIS به طور منحصر به فردی برای کاربرد‌های با شدت بالا، مانند هوانوردی و عملیات نظامی، مناسب است، زیرا این ماژول قدرتمند و سبک وزن، وضعیت سلامت خود را نیز رصد می‌کند و می‌تواند خرابی قطعات را قبل از وقوع پیش‌بینی کند. برای هواپیما‌هایی که در ارتفاع ۳۰۰۰۰ پایی از سطح دریا پرواز می‌کنند یا وسایل نقلیه نظامی که از مناطق جنگی عبور می‌کنند، این سطح از قابلیت اطمینان می‌تواند به معنای تفاوت بین مرگ و زندگی باشد.

خان گفت: «ULIS یک تلاش واقعاً ارگانیک بود که کاملاً در آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر (NREL) ساخته شد. ما بسیار هیجان‌زده‌ایم که نقاط قوت آن را در محیط‌های دنیای واقعی نشان دهیم.»

برخلاف ماژول‌های برق معمولی که دستگاه‌های نیمه‌هادی را درون یک بسته آجرمانند مونتاژ می‌کنند، ULIS مدار‌های خود را حول یک طرح هشت ضلعی مسطح می‌پیچد. شکل دیسک مانند آن امکان قرارگیری دستگاه‌های بیشتر در یک فضای کوچک‌تر را فراهم می‌کند و در نتیجه بسته کلی را کوچک‌تر و سبک‌تر می‌سازد.

در عین حال، مسیردهی جریان جدید، امکان حذف حداکثری شار مغناطیسی را فراهم می‌کند و به خروجی الکتریکی پاک و کم‌اتلاف ماژول برق - به عبارت دیگر، راندمان فوق‌العاده بالای آن، طبق یک بیانیه مطبوعاتی - کمک می‌کند.

شوفنگ ژائو، محقق الکترونیک قدرت NREL که معماری حذف شار ULIS را طراحی کرده است، گفت: «بزرگترین نگرانی ما این بود که دستگاه خیلی سریع خاموش و روشن شود، و ما به طرحی نیاز داشتیم که در طراحی، نقطه انسداد ایجاد نکند.»

دانشمندان همچنین فاش کردند که یک پیشرفت غیرمنتظره به ULIS اجازه می‌دهد تا به صورت بی‌سیم، به عنوان یک واحد مجزا که بدون کابل‌های خارجی قابل کنترل و نظارت است، عمل کند. این ماهیت ماژولار و لگو مانند به این معنی است که می‌تواند در ماشین‌های مختلفی مانند سرور‌های مرکز داده، هواپیما‌های پیشرفته و وسایل نقلیه نظامی جای بگیرد.

ثبت اختراع این پروتکل ارتباط بی‌سیم با تأخیر کم، که توسط سرور اسلام، از شرکت NREL power electronics، رهبری می‌شود، در حال بررسی است.