Les résultats du concours Google pour l'onduleur le plus efficace

Onduleur du deuxième gagnant, l'équipe Schneider Electric Il y a

près de deux ans, Google a annoncé le Little Box Challenge avec un prize pool de 1 million de dollars pour développer l'onduleur compact le plus efficace qui convertit le courant continu en courant alternatif. Pour gagner, il a fallu créer un onduleur de deux kilowatts avec une densité de puissance spécifique d'au moins 50 watts par pouce cube (3,05 W par cm ³ ).

À titre de comparaison, un onduleur DC conventionnel pour un allume-cigare de voiture a une densité de 1 à 2 watts par pouce, et les onduleurs très coûteux pour les panneaux solaires ont environ 5 watts par pouce cube. Autrement dit, Google veut que quelqu'un propose un design d'un ordre de grandeur supérieur aux caractéristiques de ceux qui sont disponibles actuellement.

Étonnamment, le vainqueur du Little Box Challenge a non seulement rempli les conditions de la compétition, mais a affiché un bien meilleur résultat. Le gagnant était l'équipe de CE + T Power. Une description technique de l'appareil est également publiée .

L'onduleur proposé est fourni dans un boîtier d'un volume de 225,6 cm ³ (6,35 x 4,1 x 8,7 cm), c'est-à-dire qu'un onduleur de deux kilowatts peut être tenu à la main. Avec un tel volume, la densité d'énergie est de 8,87 W / cm ³ .

La principale innovation technique de l'invention a été l'utilisation de transistors à base de nitrure de gallium (GaN) et d'un système de refroidissement très efficace.

Les transistors en nitrure de gallium ont des caractéristiques électriques uniques - il s'agit d'une large bande interdite, d'une grande mobilité des porteurs de charge et de leurs taux de saturation, d'une grande conductivité thermique, etc., ce qui garantit la création d'appareils basés sur eux avec des valeurs record de puissance, de tension et de courant, et leur donne également un avantage sur les appareils MOSFET et IGBT courants. De plus, les transistors GaN sont moins chers à fabriquer.

Les ingénieurs de l'équipe CE + T Power ont réussi à éliminer les inconvénients des transistors au nitrure de gallium - difficulté de contrôle, sensibilité au bruit électromagnétique et grave chute de tension lorsque le transistor est éteint.



Pour un refroidissement efficace, tous les composants sont situés autour du refroidisseur. Le mouvement des flux d'air est soigneusement calculé.



Même la forme des trous dans le radiateur a été spécialement conçue pour trouver un compromis entre un refroidissement efficace et une collecte minimale de poussière et de débris dans les trous.



Selon les termes du concours, la température extérieure du boîtier ne doit pas dépasser 60 ° C. Les modèles 3D de tous les radiateurs ont été vérifiés dans le simulateur et la forme la plus efficace sous forme de nids d'abeilles a été choisie.



Une approche d'ingénierie compétente a apporté le million de dollars bien mérité à l'équipe CE + T Power.

Les autres finalistes comprenaient un onduleur de l'équipe Schneider Electric (6,1 W / cm ³ ) et un onduleur Virginia Tech (3,7 W / cm ³ ).

Source: https://habr.com/ru/post/fr391329/