أكثر نتائج مسابقة العاكس كفاءة في Google

عاكس الفائز الثاني ، فريق شنايدر إلكتريك

منذ عامين تقريبًا ، أعلنت Google عن تحدي Little Box بمجموع جوائز يبلغ مليون دولار لتطوير العاكس المدمج الأكثر كفاءة الذي يحول التيار المباشر إلى تيار متناوب. للفوز ، كان من الضروري إنشاء عاكس بقوة 2 كيلووات بكثافة طاقة محددة لا تقل عن 50 واط لكل بوصة مكعبة (3.05 واط لكل سم ³ ).

للمقارنة ، فإن العاكس DC التقليدي لسيارة ولاعة السجائر بكثافة 1-2 وات لكل بوصة ، والعواكس باهظة الثمن للألواح الشمسية لديها حوالي 5 واط لكل بوصة مكعبة. أي أن Google تريد من شخص ما أن يقترح تصميمًا أكبر حجمًا من خصائص تلك المتوفرة الآن.

من المدهش أن الفائز في Little Box Challenge لم يستوف شروط المسابقة فحسب ، بل أظهر نتيجة أفضل بكثير. الفائز كان فريق CE + T Power. كما يتم نشر وصف تقني للجهاز .

يتم توفير العاكس المقترح في مبيت بحجم 225.6 سم ³ (6.35 × 4.1 × 8.7 سم) ، أي أنه يمكن حمل العاكس الذي يبلغ 2 كيلووات في يدك. مع هذا الحجم ، تبلغ كثافة الطاقة 8.87 واط / سم ³ .

كان الابتكار التقني الرئيسي في الاختراع هو استخدام الترانزستورات القائمة على نيتريد الغاليوم (GaN) ونظام تبريد فعال للغاية.

تتميز ترانزستورات نيتريد الغاليوم بخصائص كهربائية فريدة - وهي فجوة نطاق كبيرة ، وحركة عالية لشركات الشحن ومعدلات تشبعها ، وموصلية حرارية كبيرة ، وما إلى ذلك ، مما يضمن إنشاء أجهزة تعتمد عليها بقيم قياسية للقدرة والجهد والتيار ، كما يمنحهم ميزة على أجهزة MOSFET و IGBT الشائعة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الترانزستورات GaN أرخص في التصنيع.

تمكن المهندسون من فريق CE + T Power من القضاء على عيوب ترانزستورات نيتريد الغاليوم - صعوبة في التحكم ، وحساسية للضوضاء الكهرومغناطيسية وانخفاض شديد في الجهد عند إيقاف تشغيل الترانزستور.



للتبريد الفعال ، توجد جميع المكونات حول المبرد. يتم حساب حركة تدفقات الهواء بعناية.



حتى شكل الثقوب في المبرد تم التفكير فيه خصيصًا لإيجاد حل وسط بين التبريد الفعال والحد الأدنى من الغبار والحطام في الثقوب.



وفقًا لشروط المسابقة ، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة العلبة الخارجية 60 درجة مئوية. تم فحص النماذج ثلاثية الأبعاد لجميع المشعات في جهاز المحاكاة وتم اختيار الشكل الأكثر فعالية في شكل أقراص عسل النحل.



جلب النهج الهندسي المختص ملايين الدولارات المستحقة لفريق CE + T Power.

وشملت المتأهلين النهائيين الآخرين عاكس فريق شنايدر إلكتريك (6.1 واط / سم ³ ) وعاكس فرجينيا تك (3.7 واط / سم ³ ).

Source: https://habr.com/ru/post/ar391329/