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电力电子技术中的冷却

2022/4/24 21:19:40      材料来源:化合物半导体

NREL 披露了在可持续航空、电网存储和高效能计算方面的最新研究项目


NREL 宣布,在美国能源部高级研究计划局-能源 (ARPA-E) 项目的支持下,在可持续航空、电网存储和高能效计算方面,正在合作开展一系列新的研究项目。

 

“我们的团队正在与通用电气、康明斯、博格华纳和约翰迪尔等行业伙伴合作,以优化高功率密度宽带隙 (WBG) 变频器和电动机的热性能,”NREL 高级研究员 Sreekant Narumanchi 说, "这些设计的整体重量更轻,面积更小,性能更强,为电气化移动应用的燃料效率和运营成本提供了明显的优势。"

 

与斯坦福大学正在进行的 ARPA-E 合作是“探索极端热通量应用的冷却极限”,改进了数据中心和电力电子芯片的热管理。斯坦福大学的研究人员正在开发一种新型的冷却技术,即极端热通量Micro- (EHFμ-)冷却器,由NREL对热管理技术的可靠性实验来进行评估。

 EHFμ-冷却器大大降低了器件温度,使热通量耗散超过 1,000 W/cm2 来冷却器件。

 

NREL的热管理研究还包括 ARPA-E 航空级协同冷却电动机与iNtegrated Drivers (ASCEND) 计划中的两个项目,以支持为可持续航空开发创新的轻型和超高效电动机、电动机驱动器和热管理系统。

 

第一个项目由通用电气全球研究中心领导,将设计一个 2 兆瓦的全集成的全电动飞机动力系统,并展示一个 350 千瓦的实验室规模的原型,以实现全电动推进的零碳排放窄体商用飞机。第二个项目由马凯特大学(Marquette University)领导,专注于制造用于航空推进的高功率密度电机。 NREL 对这些项目的支持包括先进冷却概念和逆变器组件的热管理建模、分析和表征,以及各种电力电子器件、电动机和集成电驱动组件的热机械设计和技术经济分析。

 

ARPA-E 最近选择了三个由 NREL专业技术支持的新项目。由 Synteris 公司领导的“将三维封装和热管理引入电力电子”项目,这个项目将包括 NREL 研究,以改善电力电子模块陶瓷封装的热管理、功率密度、性能和寿命。由 NREL 领导的“利用地下势能重新利用基础设施进行重力存储”,将使用机电系统级建模来确定动力传动系统组件的尺寸,从而将闲置的油气井转化为储能装置。由弗吉尼亚理工学院和州立大学领导的“适应性强、成本低的配电电缆中的变电站(SCALED)",这个项目将包括 NREL 的热管理研究,以在电网应用的背景下开发紧凑、高性能的电力电子元件。

 

Narumanchi 说:“这些中的每一个项目都涉及到与行业和大学合作伙伴的激动人心的新合作,以及 NREL 的跨团队合作,以开发影响多种能源效率和可再生能源应用的开创性功率模块、封装、转换器和传动系统组件。”

 

上图是 NREL研究员 Gilbert Moreno 准备在电介质流体回路上进行实验,以评估电气系统组件的热传递。 (由 NREL 的Dennis Schroeder拍摄)

 

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