Um projeto de pesquisa conjunto entre o Instituto Fraunhofer de Microestrutura de Materiais e Sistemas IMWS, a Infineon Bipolar e a Universidade Técnica de Dresden desenvolveu um conceito de proteção baseado em semicondutores adaptado aos requisitos específicos dos sistemas de energia renovável.
É capaz de gerar um curto-circuito em menos de um milissegundo que permanece permanentemente intacto durante a falha. O mecanismo usa uma combinação de interruptores de energia e semicondutores para gerar de forma rápida e permanente um curto-circuito direcionado em caso de falha, protegendo assim os componentes contra sobrecorrente.
Isso supera os dispositivos de desligamento atualmente disponíveis projetados para sistemas convencionais de geração de energia, que exigem um tempo de desligamento de até 100 milissegundos.
“Esta é uma base importante para novas soluções de eletrônica de potência que permitem uma melhor conexão à rede de energias renováveis”, comentou Carola Klute, que liderou o subprojeto ‘Material Diagnostics and Reliability Analysis’ no Fraunhofer IMWS no projeto ‘GreenGridGuard’.
Os parceiros do projeto desenvolveram os sistemas de proteção testando várias variantes de design de demonstrador, que foram avaliadas ao longo de dois anos do projeto. Uma estrutura de chip com uma conexão sólida no lado do ânodo entre um disco portador espesso e um disco de contato montado frouxamente no lado do cátodo provou ser particularmente eficaz. Esta variante foi posteriormente desenvolvida para otimizar a eficácia do curto-circuito do componente.
“Durante o projeto, pudemos desenvolver uma compreensão precisa dos mecanismos microestruturais e material-mecânicos em ação nos componentes e sistemas a serem usados”, acrescentou Klute. “Também pudemos contribuir com nossa experiência no desenvolvimento individual de procedimentos de teste em microescala para diferentes sistemas de materiais, bem como na avaliação de tensões termomecânicas.”
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