Skat, Jeg Har Krympet Inverteren! Vindere Af Google-konkurrencen Flytter Grænserne For Inverterstørrelse

The Red Electrical Devils hos CE+T Power, vindere af Googles Little Box Challenge, har udviklet en 2 kW inverter på størrelse med en takeaway-kaffekop.

Vinderne af Little Box Challenge blev annonceret i sidste måned på ARPA-E Energy Innovation Summit, hvor de røde elektriske djævle blev overrakt prisen på $1 million. Det vindende designs volumen var 14 in3 og havde en latterlig invertereffekttæthed på 143 W/in3. Volumen er cirka 100 gange mindre end andre førende kommercielt tilgængelige transformerløse invertere med samme kapacitet.

Brugen af galliumnitrid (GaN) halvledere i det vindende design muliggjorde meget hurtig omskiftning og miniaturisering af inverterkomponenterne, men krævede også omhyggeligt design af styrekredsløbene på grund af de iboende vanskeligheder med at styre GaN transistorer. Andre bemærkelsesværdige designfunktioner, der muliggjorde en mere kompakt struktur, omfatter specialdesignede “MLC”-kondensatorer, en honeycomb-struktur til den omgivende kobberkøleplade og et geometrisk arrangement af termiske grænseflader for at muliggøre lavere temperaturer under drift.

De røde elektriske djævle simulerede og optimerede kobberkølepladens struktur for at forbedre termisk styring (Billedkredit: Lille bokseudfordring)

Holdene på anden- og tredjepladsen opfyldte også minimumskravet til effekttæthed på 50 W/in3 med deres 21-i-3 og 29-i-3 inverter-prototyper, såvel som andre ydeevnekriterier, herunder en DC-til-AC-effektivitet på mere end 95 % inkluderede opretholdelse af en maksimal udetemperatur under 60°C under drift, begrænset til luftkølesystemer, en indgangs-DC-spænding på 450 V og en udgangs-AC-spænding på 240 V ved 60 Hz.

Succesen for deltagerne i Little Box Challenge oversteg langt konkurrencearrangørernes forventninger. Ross Koningstein, teknisk direktør emeritus hos Google Research, sagde: “Det, der er imponerende, er, at det vindende hold overskred konkurrencens effekttæthedsmål med en faktor på tre… Da vi oprindeligt udviklede tekniske mål for Little Box Challenge, var flere af os på Google gjorde dette.” Jeg tror ikke, at sådanne dristige mål kunne nås. Tre hold fra hele verden har på imponerende vis bevist, at det er muligt.”

Som nævnt i et tidligere indlæg kan mindre invertere som disse succesrige enheder reducere priserne betydeligt ved at minimere materiale-, transport- og installationsomkostninger. Miniature strenginvertere kan muliggøre brugen af solenergi og batteriopbevaring i scenarier, der tidligere blev betragtet som tabu på grund af vægt- og pladsbegrænsninger. For eksempel kan invertere i miniature-kW-skala tilføje endnu et lag af funktionalitet til elektriske køretøjer (EV’er) ved at levere bærbar, off-grid strøm eller backup strøm i nødstilfælde.