Энергетический вызов XXI века
Мировой спрос на электроэнергию ускоренно растёт. Ключевые драйверы — энергоёмкие дата-центры, обслуживающие ИИ-модели, электрификация транспорта, развитие промышленности и перспективные энергетические установки. Строительство новых электростанций требует времени и колоссальных инвестиций, поэтому всё большую роль играет повышение эффективности использования уже производимой энергии.
Именно в этой логике и был создан ULIS — силовой модуль, который радикально повышает эффективность преобразования мощности.
Что такое ULIS
ULIS (Ultra-Low Inductance Smart Power Module) — это интеллектуальный силовой модуль на базе карбида кремния (SiC), предназначенный для управления потоками электроэнергии между сложными системами.
Ключевые характеристики:
- рабочее напряжение — до 1200 В;
- ток — до 400 А;
- пятикратное увеличение плотности мощности по сравнению с предыдущими решениями;
- существенно меньшие габариты и масса;
- ориентирован на высоконагруженные и критически важные приложения.
Модуль рассчитан на использование в дата-центрах, энергосетях, микрореакторах, авиации нового поколения и военной технике.
Главный прорыв — ультранизкая индуктивность
Ключевым инженерным достижением ULIS стала экстремально низкая паразитная индуктивность — фактор, который напрямую ограничивает скорость и эффективность преобразования электроэнергии.
По данным NREL, ULIS:
- снижает паразитную индуктивность в 7–9 раз по сравнению с лучшими коммерческими SiC-модулями;
- обеспечивает сверхбыстрое переключение токов;
- уменьшает потери энергии и тепловую нагрузку.
Это позволяет получать больше полезной энергии из того же источника, без увеличения генерации.
«Мы считаем ULIS настоящим прорывом. Это сверхбыстрый модуль, готовый к будущему, который сделает следующее поколение преобразователей более компактным, доступным и эффективным», — отмечает Фейсал Хан, главный исследователь проекта.
Радикально новая архитектура
В отличие от традиционных «кирпичных» силовых модулей, ULIS использует плоскую восьмиугольную дисковую конструкцию. Электрические цепи буквально «оборачиваются» вокруг формы, что даёт сразу несколько преимуществ:
- более плотное размещение силовых элементов;
- эффективную компенсацию магнитных потоков;
- чистый электрический сигнал с минимальными потерями;
- уменьшение массы и размеров.
Разработка архитектуры потребовала отказа от сложных трёхмерных схем в пользу «сплюснутой» двумерной структуры, которая оказалась одновременно технологичной и дешёвой в производстве.
«Мы буквально прижали конструкцию, как блины — и вдруг получили высокопроизводительное решение, которое стало гораздо проще и дешевле изготавливать», — объясняет Шуофэн Чжао, разработчик архитектуры ULIS.
Гибкие материалы и низкая стоимость
Ещё одно отличие ULIS — новый подход к тепловым и электрическим соединениям. Вместо жёсткого соединения меди с керамикой модуль использует гибкий полимер Temprion, что позволяет:
- снизить толщину конструкции;
- уменьшить вес;
- упростить производство;
- повысить устойчивость к термомеханическим нагрузкам.
Все элементы могут изготавливаться с использованием стандартного лабораторного оборудования, а себестоимость модуля составляет сотни долларов, а не тысячи, как у традиционных решений.
Интеллект и надёжность
ULIS — это не просто силовой модуль, а интеллектуальная система. Он:
- непрерывно отслеживает собственное состояние;
- способен прогнозировать отказы компонентов;
- может работать как автономный беспроводной блок.
Для авиации, военной техники и удалённых энергетических систем такая надёжность критически важна. Протокол беспроводного управления с низкой задержкой уже находится на стадии патентования.
Защита на будущее
Хотя ULIS использует современные SiC-полупроводники, его архитектура заранее адаптирована под будущие материалы:
- нитрид галлия (GaN);
- оксид галлия (Ga₂O₃);
- перспективные гибридные решения.
Это делает модуль масштабируемым и актуальным на горизонте десятилетий.
Где ULIS может изменить правила игры
Модернизация энергосетей
ULIS способен повысить КПД преобразования электроэнергии, сократить потери и снизить требования к обслуживанию инфраструктуры.
Авиация и eVTOL
Компактные и лёгкие преобразователи на базе ULIS могут стать ключевым элементом электрических самолётов и «летающих такси».
Будущие термоядерные и импульсные энергетические системы
Сверхнизкая индуктивность и высокая надёжность делают ULIS перспективным компонентом для энергетики нового поколения, включая термоядерный синтез.
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
