logotypen
 
 

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...

Akkuihin voidaan varastoida uusiutuvista lähteistä, kuten auringosta ja tuulesta tuotettua energiaa huippuaikoina, jolloin energiaa voidaan käyttää silloin, kun ympäristöolosuhteet ovat epäsuotuisat energiantuotannon kannalta. Yksi varastoinnin suorituskykyä parantava tekniikka on piikarbidi eli SiC.

Artikkelin on kirjoittanut Kane Jia, joka toimii sovellusmarkkinointi-insinöörinä onsemillä.

Tässä artikkelissa tarkastellaan asuin- ja kaupallisten akkuenergian varastointijärjestelmien (BESS, battery energy storage systems) topologioita ennen kuin esittelemme onsemin EliteSiC-ratkaisuja, jotka voivat parantaa BESS:n suorituskykyä silikoni-MOSFET- tai IGBT-kytkimien tilalle.

Kuva 1: Akkutallennusjärjestelmän toteutuksen yleiskuva.

Energian varastoinnin edut

Neljä yleisimmin käytettyä energian varastointimenetelmää ovat sähkökemiallinen, kemiallinen, lämpö ja mekaaninen. cakut, joka on tunnetuin sähkökemiallinen varastointijärjestelmä, ovat tehotiheydeltään ja energiatehokkuudeltaan korkeita, kooltaan kompanteja ja modulaarisia. Lisäksi kyse on kypsästä akkutekniikasta, mikä tekee siitä luotettavan ja edullisen. Litiumioniakkujen jatkuvasti laskeva hinta lisää niiden käyttöä energian varastointijärjestelmissä. Verkkoon liitettynä tai ei, aurinkoinvertterijärjestelmien käyttö yhdessä akkuvaraston kanssa tarjoaa monia etuja koti- ja yrityskäyttäjille. Näitä ovat:

  • Hinnoittelu: energian varastointi alentaa sähkökustannuksia, kun sähkön tuottajien hinta on korkeampi.
  • Omavaraisuus: energian varastointi vähentää (tai poistaa) riippuvuutta verkosta.
  • Varavirtalähde: varastoitu sähkö tarjoaa vaihtoehdon verkkovirtakatkon sattuessa.

Varastointijärjestelmä sisältää tyypillisesti neljä päärakennusosaa:

  • Ladattava akkumoduuli koostuu telineeseen asennetuista akkukennoista, joiden nimellisjännite on 50 V - yli 1000 V.
  • Akunhallintajärjestelmä (BMS) suojaa ja hallitsee ladattavia akkuja varmistaen, että ne toimivat turvallisten käyttöparametrien sisällä.
  • Virranmuunnosjärjestelmä (PCS) yhdistää akun verkkoon ja kuormaan ja on merkittävä tekijä järjestelmän kustannusten, koon ja yleisen suorituskyvyn suhteen.
  • Energianhallintajärjestelmä (EMS) on ohjelmisto valvoo, ohjaa ja optimoi tuotanto- tai siirtojärjestelmää.
Asuinalueen akkuvarasto

Varastojen kanssa käytetyt tehonmuunnosjärjestelmät luokitellaan sen mukaan, miten ne kytkevät energiaa (AC tai DC) ja myös tehotason mukaan (asuinalue tai kaupallinen). DC-kytketty järjestelmä tai hybridi-invertteri vaatii vain yhden tehonmuunnosvaiheen. Vaikka vaihtovirtaan kytketty energiavarasto on helppo päivittää olemassa oleviin aurinko- tai tuulijärjestelmiin, se vaatii ylimääräisen virranmuunnosvaiheen akun lataamiseksi ja purkamiseksi, ja siksi enemmän tehoa voidaan menettää. Esimerkiksi asuinrakennuksen sähkönmuuntojärjestelmä voidaan lisätä olemassa olevaan aurinkoinvertterijärjestelmään, jotta tuotettua energiaa voidaan käyttää vara-akun lataamiseen tai kodinkoneiden virransyöttöön.

Kuva 2. Asuinalueen AC- (vasemmalla) ja DC-kytkentäinen (oikealla) varasto.

Kaksisuuntainen DC-DC-muunnin yhdistää akun ja DC-linkin. Yksivaiheisen järjestelmän väyläjännite on yleensä alle 600 V, eikä lataus- ja purkausteho ylitä 10 kW. Tässä buck-boost-muunnin on yleisin kaksisuuntainen DC-DC-topologia, koska se vaatii vähemmän komponentteja ja on helppo hallita. Kaksi 650 V IGBT:tä tai MOSFETia rinnakkaisilla diodeilla riittää tämän tyyppiseen kaksisuuntaiseen järjestelmään. Esimerkiksi onsemin FGH4L75T65MQDC50 650 V FS4 IGBT integroidulla SiC-diodilla tarjoaa alhaiset johtavuus- ja kytkentähäviöt tässä sovelluksessa.

Kuva 3: Kaksisuuntaisen DC-DC:n buck-boost.

Eristäminen voi varmistaa akkuvaraston käyttäjien turvallisuuden, ja kaksoisaktiivinen siltamuunnin (DAB) tai CLLC-topologiat tarjoavat eristettyjä kaksisuuntaisia DC-DC-muunninratkaisuja alustoille. Kaskadikäyttöinen etupään buck-boost-piiri voi tarjota laajemman valikoiman tulo- ja lähtöjännitteitä, jos akun jännitteessä tapahtuu merkittävää vaihtelua. Tämä lähestymistapa alentaa myös loistehoa ja suurentaa pehmeän kytkentävyöhykkeen kokoa. Onsemin komponenteista 150 voltin NTP5D0N15MC N-kanavan mosfet (Shield Gate PowerTrench MOSFET) on ihanteellinen näille topologioille.

Kolmivaiheinen on vakiovirtalähde liike- ja liiketiloissa sekä kodeissa, joissa tehotarve on korkeampi. Kolmivaiheisten sovellusten tehokytkimien on kestettävä käyttöjännite ja virrat, jotka pystyvät toimittamaan jopa 15 kW:n ja korkeamman DC-välipiirin jännitteen kuin asuinrakennuksissa (jopa 1000 V). Tämä voidaan toteuttaa korvaamalla aiemmin tarkastelut 650 V kytkimet 1200 V laitteilla mahdollisesti osana kolmitasoista symmetristä buck-boost -topologiaa. Näin saadaan pienemmät kytkentähäviöt, koska vain puolet lähtöjännitteestä näkyy kytkimissä ja diodeissa. Tällä on myös se etu, että se vaatii pienempiä keloja ja parantaa EMI-suorituskykyä. Valitettavasti tämä lähestymistapa vaatii enemmän komponentteja, mikä lisää suunnittelun monimutkaisuutta, ohjausta ja järjestelmäkustannuksia.

Kaupalliset varastot

Kaupallisen energian varastointijärjestelmän syöttö- ja lähtötehoalue on tyypillisesti 100 kW ja 2 MW välillä. Nämä suuret laitokset voivat koostua useista kolmivaiheisista osajärjestelmistä, joiden teho vaihtelee kymmenistä kilowateista yli 100 kilowattiin. Näissä järjestelmissä kriittinen määritys on suurin DC-jännite, joka riippuu olemassa olevan aurinkojärjestelmän väyläjännitteestä tai akun jännitteestä. Tavallisten kaupallisten aurinkoinvertterien DC-väyläjännite on tyypillisesti 1100 V, mutta se voi olla jopa 1500 V sähkölaitosluokassa. Tietyllä tehotasolla DC-väylän jännitteen lisääminen vähentää virtaa ja siten alentaa liitäntäkaapelin kustannuksia.

AC-kytkentäisiä järjestelmiä käytetään yleisemmin kaupallisissa akkuvarastoissa, koska ne voidaan helposti lisätä olemassa olevaan suunnitteluihin. DC-kytkentäisissä järjestelmissä on suhteellisen korkeat vaatimukset sähköasennukselle erityisesti kaupallisissa tapauksissa, koska ne on kytkettävä DC-väylään, joka on yleensä alkuperäisen järjestelmän sisällä ja jolla on korkea jännite ja virta. Kolmitasoinen I-NPC on topologia, jota käytetään yleisesti invertterien kanssa suuritehoisissa teollisuussovelluksissa. Siinä on neljä kytkintä, neljä käänteisdiodia ja kaksi kuristindiodia, joiden läpilyöntijännite on pienempi kuin todellinen DC-välipiirin jännite. Näin 650 V kytkimet ovat riittävät 1100 V järjestelmässä.

Kuva 4: Kolmivaiheinen I-NPC -topologia.

Kolmitasoisten topologioiden käytöllä on useita etuja. Ensinnäkin niillä on pienemmät kytkentähäviöt (suhteessa kytkimiin ja diodeihin syötetyn jännitteen neliöön). Toiseksi niissä on pienempi virran aaltoilu (ripple) ja huipusta huippuun -jännite on puolet kokonaislähdöstä, mikä helpottaa suodatusta pienemmällä ja halvemmalla kelalla. Lopuksi johdettu EMI, joka liittyy virranaaltoiluun vähenee, samoin kuin säteilypäästöt. Päivitys A-NPC-topologiaan tarjoaa entistä paremman suorituskyvyn, koska se korvaa kaksi puristusdiodia kahdella pienemmän häviön aktiivisella kytkimellä. Tässä rakenteessa ajurien pariliitos ja viiveen sovitus ovat kuitenkin kriittisiä, mikä voi olla haitta joissakin sovelluksissa.

SiC-ratkaisut parantavat akuston suorituskykyä

SiC tarjoaa ylivoimaiset suorituskykyominaisuudet piihin verrattuna: leveämmän kaistaeron, suuremman läpilyöntikentän voimakkuuden ja korkeamman lämmönjohtavuuden. Nämä ominaisuudet mahdollistavat piikarbidi- eli SiC-laitteiden toiminnan korkeammilla taajuuksilla ilman, että lähtötehoa on laskettava induktorin koon kasvaessa. SiC:n käytön tehostaminen voi joissain tilanteissa mahdollistaa myös luonnollisen jäähdytyksen puhaltimen sijaan.

Onsemin 650 V NTH4L015N065SC1 ja NTBL045N065SC1 EliteSiC MOSFETit ovat erinomaisia valintoja piipohjaisten kytkimien korvaamiseen energian varastointijärjestelmäsovelluksissa, kun käytetään 1200 V NXH40B120MNQ0 (dual boost), NP2H40B120MNQ0 (half boost), NP2H40B120MNQ0 (half boost) ja NP2H40Pack10M-piirejä. Integroitu EliteSiC-moduuli voi tuottaa vielä suurempia tehotiheyksiä suuremmissa järjestelmissä. Onsemi tarjoaa myös useita muita komponentteja, mukaan lukien hilaohjaimet, virtatunnistinvahvistimet ja ethernetin MACPHY-ohjaimet, joita voidaan käyttää akkuvarastointisovelluksissa.

MORE NEWS

Raidejokerin lähestymisestä varoitetaan sanallisesti

Helsingin kaupungin innovaatioyhtiö Forum Virium Helsinki on käynnistänyt vuoden mittaisen pilottikokeilun, jossa testataan uudenlaista varoitusjärjestelmää Viikin pikaraitiotien ylityspaikalla. Järjestelmä varoittaa jalankulkijoita ja pyöräilijöitä sekä äänimerkein että sanallisesti lähestyvästä raidejokerin junasta.

Ensimmäistä kertaa grafiikka- ja AI-laskenta samalla RISC-V-prosessorilla

Imagination Technologies on esitellyt uuden E-Series-arkkitehtuurin, joka yhdistää grafiikka- ja tekoälylaskennan ensimmäistä kertaa samaan RISC-V-prosessoriin pohjautuvaan IP-lohkoon. Uutuus avaa tietä tehokkaammille, joustavammille ja energiaa säästäville reunalaitteille – älypuhelimista robottiautoihin.

Aurinkokennokalvo voi tehdä rakennuksista sähköntuottajia

Rakennusten ikkunat ja julkisivut voivat tulevaisuudessa toimia sähköntuottajina, kiitos Luulajan teknillisen yliopiston tutkimukselle. Uudenlainen ohut aurinkokennokalvo yhdistää sähköntuotannon, ympäristöystävällisyyden ja läpinäkyvyyden – ilman kompromisseja rakennusten estetiikassa tai luonnonvalon hyödyntämisessä.

Kenelle Samsungin veitsenterävä uutuus on tarkoitettu?

Samsungin odotettu Galaxy S25 Edge on virallisesti julkaistu, ja 5,8 millimetrin paksuisena se ottaa haltuunsa tittelin "maailman ohuimpana täysiverisenä älypuhelimena". Kyse on hienosta insinööritaidon näytöstä: titaanirunko, keraaminen lasi ja huipputason kamera- sekä tekoälyominaisuudet on mahdutettu hämmästyttävän solakkaan koteloon.

Selain on yritysten tietoturvan sokea piste

Yritykset nojaavat yhä enemmän verkkoselaimiin päivittäisessä työssään, mutta samalla altistuvat vakaville tietoturvauhille. NordLayerin kyberturva-asiantuntijan mukaan perinteiset selaimet muodostavat tietoturvan sokean pisteen, jota on vaikea valvoa ja suojata – erityisesti pienemmissä organisaatioissa, sanoo NordLayerin asiantuntija Edvinas Buinovskis.

FakeUpdates vaikutti 6 prosentissa organisaatioita

Tietoturvayritys Check Point Software Technologies on julkaissut huhtikuun 2025 haittaohjelmakatsauksensa. Raportin mukaan FakeUpdates jatkoi maailman yleisimpänä haittaohjelmana, vaikuttaen 6 prosenttiin organisaatioista maailmanlaajuisesti. Suomessa sen esiintyvyys oli 4,02 prosenttia.

Yksi ainoa molekyyli parantaa kennon suorituskykyä 0,6 prosenttia – ja sillä on merkitystä

Uusi kansainvälinen tutkimus osoittaa, että synteettinen molekyyli nimeltä CPMAC voi merkittävästi parantaa perovskiittipohjaisten aurinkokennojen tehokkuutta ja käyttöikää. Vaikka hyötysuhde parani vain 0,6 prosenttia, sillä on todellista merkitystä: suuressa mittakaavassa, kuten yhden gigawatin aurinkovoimalassa, se voi tuottaa tarpeeksi lisäenergiaa jopa 5000 kotitaloudelle.

Intel katkaisee linkin grafiikan ja CPU:n väliltä

Intel on virallisesti lopettanut Deep Link -teknologiansa kehityksen ja tuen, lopettaen näin kunnianhimoisen yrityksen yhdistää prosessorin ja näytönohjaimen voimat tiiviimmäksi kokonaisuudeksi.

Autojen tutkapiiri kutistui, teho kasvoi kaksinkertaiseksi

NXP Semiconductors on julkaissut uuden sukupolven tutkapiirin, joka mullistaa autonomisten ajoneuvojen tutkajärjestelmät. Uusi S32R47-imaging-tutkaprosessori tarjoaa jopa kaksinkertaisen suorituskyvyn edeltäjäänsä verrattuna ja mahtuu silti 38 prosenttia pienempään fyysiseen tilaan.

Vuoden lopulla jo 240 watin USB-lataus suoraan pistokkeesta

Pistorasiaan integroitava USB-lataus on siirtymässä täysin uudelle aikakaudelle. Brittiläinen tehoelektroniikkayritys Pulsiv on kehittänyt ensimmäisen valmiin ratkaisun, joka mahdollistaa jopa 240 watin USB-C-latauksen suoraan tavallisesta seinäpistokkeesta. Kyseessä on merkittävä tekninen läpimurto, joka voi muuttaa tapaa, jolla kannettavat tietokoneet, älypuhelimet ja jopa pienet kodinkoneet tai sähkötyökalut ladataan kotona ja työpaikoilla.

Omdia: Puolijohteet uuteen ennätykseen

Vuosi 2024 oli puolijohdeteollisuudelle historiallinen, sillä alan liikevaihto nousi Omdian mukaan 25 prosenttia edellisvuodesta ja ylsi ennätykselliseen 683 miljardiin dollariin. Kasvun moottorina toimi erityisesti tekoälyyn liittyvä kysyntä, joka nosti muistipiirien myynnin huikeaan 74 prosentin kasvuun.

Uusi standardi parantaa Bluetoothin tietoturvaa

Bluetooth-teknologia on saanut merkittävän päivityksen, joka parantaa käyttäjien yksityisyyttä ja laitteiden virrankulutusta. Bluetooth Special Interest Group (SIG) on julkaissut uuden Bluetooth Core Specification 6.1 -version, jossa keskeisenä uutuutena on satunnaistettu laiteosoitteiden päivitys – askel kohti vaikeammin jäljitettävää langatonta viestintää.

Tesla kiertää työsaartoa Ruotsissa suomalaisyrityksen kautta

Tesla on ajautunut erikoiseen selkkaukseen Ruotsin ay-liikkeen kanssa, ja yhtiö on nyt ryhtynyt kiertämään työtaistelutoimia suomalaislähtöisen yrityksen avulla. Kyseessä on ahvenanmaalainen ACS-konserni (Automation & Charger Solar), joka on aloittanut Teslan superlatureiden asennukset Ruotsissa kesken laajaa ay-liikkeen tukemaa saartoa.

Tehoelektroniikan PCIM oli suurempi kuin koskaan aikaisemmin

Nürnbergissä tällä viikolla järjestetty PCIM Expo & Conference 2025 ylitti odotukset niin laajuudeltaan kuin sisällöltään. Tapahtuma kasvoi tänä vuonna kuuteen näyttelyhalliin ja kattoi yhteensä 41 500 neliömetriä – enemmän kuin koskaan aiemmin. Näyttely houkutteli paikalle 685 näytteilleasettajaa ja noin 16 500 kävijää eri puolilta maailmaa.

Tuki uudelle USB4:lle laajenee

Testaus- ja simulaatiojärjestelmistään tunnettu Keysight Technologies on julkaissut päivitetyn version System Designer for USB -työkalustaan. Uusin versio tukee nyt USB4 v2-standardia, mikä mahdollistaa uusimpien USB-teknologioiden hyödyntämisen jo suunnitteluvaiheessa.

Python jyrää: Suosio ennätyslukemissa

Python ei ole vain suosituin ohjelmointikieli maailmassa – se on nyt suositumpi kuin yksikään kieli yli 20 vuoteen. Samalla kieli kehittyy entisestään, sillä toukokuussa julkaistu Python 3.14 -beta tuo mukanaan nipun merkittäviä uudistuksia, jotka tekevät kielen käytöstä entistäkin miellyttävämpää ja tehokkaampaa.

RedCap vie IoT:n todelliseen 5G-aikaan

5G RedCap -teknologia on suunniteltu kuromaan umpeen kuilua energiatehokkaiden ja erittäin nopeiden verkkojen välillä, avaten tien uuden sukupolven IoT-laitteille. Tutustu, miten tämä teknologia mullistaa 5G-ekosysteemin ja vie IoT-sovellukset täysin uudelle tasolle.

Infineon sai vihreää valoa Dresdenin uudelle tehtaalle

Infineon Technologies on saanut Saksan liittovaltion talousministeriöltä lopullisen rahoituspäätöksen uuden, huipputeknologiaan keskittyvän puolijohdetehtaan rakentamiseksi Dresdeniin. Yritys investoi Smart Power Fab -nimiseen tuotantolaitokseen yli viisi miljardia euroa omia varojaan. Hanke tuo arviolta 1000 uutta työpaikkaa alueelle.

Nokian uusi kuituratkaisu korvaa kuparikaapelit

Nokia on julkistanut uuden Aurelis Optical LAN -ratkaisunsa, joka tarjoaa yrityksille kehittyneen ja pitkäikäisen vaihtoehdon perinteisille kuparipohjaisille lähiverkoille. Uusi kuitutekniikka vähentää merkittävästi kaapelointia ja energiankulutusta, tarjoten samalla huippunopeaa ja luotettavaa verkkoyhteyttä tulevaisuuden tarpeisiin.

Aurinkosähköä rakennettiin ennätysmäärä viime vuonna

Viime vuonna maailmassa rakennettiin ennätykselliset 597 gigawattia (GW) uutta aurinkosähkökapasiteettia, selviää SolarPower Europen tuoreesta Global Market Outlook for Solar Power 2025–2029 -raportista. Kasvua edellisvuodesta kertyi peräti 33 prosenttia, mikä tekee vuodesta 2024 historian parhaan aurinkosähkön asennusvuoden.

RedCap vie IoT:n todelliseen 5G-aikaan

5G RedCap -teknologia on suunniteltu kuromaan umpeen kuilua energiatehokkaiden ja erittäin nopeiden verkkojen välillä, avaten tien uuden sukupolven IoT-laitteille. Tutustu, miten tämä teknologia mullistaa 5G-ekosysteemin ja vie IoT-sovellukset täysin uudelle tasolle.

Lue lisää...

Selain on yritysten tietoturvan sokea piste

Yritykset nojaavat yhä enemmän verkkoselaimiin päivittäisessä työssään, mutta samalla altistuvat vakaville tietoturvauhille. NordLayerin kyberturva-asiantuntijan mukaan perinteiset selaimet muodostavat tietoturvan sokean pisteen, jota on vaikea valvoa ja suojata – erityisesti pienemmissä organisaatioissa, sanoo NordLayerin asiantuntija Edvinas Buinovskis.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
R&S -seminaari: 6G
Oulussa 13.5.2025 (rekisteröidy)
Espoossa 14.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Aerospace & Defence Testing
Tampereella 5.6.2025. Tiedustelut asiakaspalvelu@rohde-schwarz.com
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 
 
article