Elementy zwane konwerterami przekształcają wejście prądu stałego o niskim napięciu na wyjście prądu stałego o wysokim napięciu. Stosuje się je niemal na każdym kroku, a inżynierowie starają się sprawić, by takie urządzenia składały się z jak najmniejszej liczby części. Dzięki temu można byłoby ograniczyć koszty produkcji oraz komplikacje wynikające z konserwacji takich urządzeń.
Czytaj też: Cała Polska czeka na ten magazyn energii. Czy sieć energetyczna odetchnie z ulgą?
Oczywiście nie można przy tym pomijać bardzo istotnego aspektu, jakim jest maksymalnie możliwa wydajność. Naukowcy starają się połączyć tę kwestię, zapewniając nie tylko wysoką sprawność działania, ale również jak najbardziej ograniczone wytwarzanie szumu elektromagnetycznego czy ciepła. W ostatecznym rozrachunku takie konwertery mogłyby mieć istotny wpływ na rozwój komponentów elektrycznych i elektronicznych wykorzystywanych między innymi do wytwarzania energii, opieki zdrowotnej, mobilności i technologii informatycznych.
Publikacja opisująca dokonania japońskich badaczy została zaprezentowana w IEEE Transactions on Power Electronics. Wychodząc z założenia, że istotne jest szybkie przełączanie między dwoma stanami w obwodzie, dzięki czemu można ograniczyć rozmiar komponentów, członkowie zespołu badawczego dążyli do realizacji tego celu. Niestety, taki medal ma dwie strony, ponieważ prowadzi do zależności, w której powstaje szum elektromagnetyczny i ciepło, co przekłada się na obniżoną wydajność konwertera.
Konwerter prądu stałego zaprojektowany przez japońskich naukowców zapewnia wysoką wydajność i obniżone koszty produkcji oraz konserwacji
Japończycy poczynili bardzo istotne postępy, ponieważ osiągnęli około 10-krotnie wyższą od dotychczasowej częstotliwość przełączania. Poza tym zapewnili obniżone powstawanie szumu elektromagnetycznego i strat mocy wynikających z rozpraszania ciepła. Wszystko to przy jednoczesnym zmniejszeniu liczby komponentów. Jak wyjaśniają sami zainteresowani, do sukcesu doprowadziło zastosowanie obwodów czegoś, co określili mianem zbiornika rezonansowego. Mogą one magazynować energię w czasie przełączania, ograniczając straty.
Czytaj też: Łatwo dostępny składnik i zupełnie nowy rodzaj akumulatora. Ta technologia zmieni magazynowanie energii
Podsumowując swoje dokonania, autorzy przytoczonej publikacji wykazali ograniczenie powstawania szumu elektromagnetycznego oraz występowanie wysokiej efektywności energetycznej. Ta ostatnia wyniosła 91,3%, co stanowi wynik, jakiego do tej pory nie notowano w przypadku tej technologii. Współczynnik konwersji napięcia jest ponad 1,5 razy wyższy niż w dotychczas dostępnych wariantach. Na tym naukowcy nie zamierzają się zatrzymywać, ponieważ mają w planach zwiększenie wydajności poprzez zmniejszenie rozpraszania mocy wykorzystywanych elementów magnetycznych.
