Ứng dụng UPS trong quá trình phát triển lớp phủ bán dẫn: BKPOWER đảm bảo tỷ lệ thu hồi tấm wafer đạt 98,51%

Ⅰ. Tổng quan dự án

1. Bối cảnh doanh nghiệp
   • Được thành lập vào năm 2016, có trụ sở chính tại Khu Phát triển Kinh tế Pizhou, tỉnh Giang Tô, Công ty TNHH Laser Huaxing Giang Tô là một doanh nghiệp công nghệ cao cấp quốc gia và là doanh nghiệp chuyên môn thuộc nhóm “Little Giant”.
   • Tập trung vào nghiên cứu và phát triển (R&D) cũng như sản xuất các tấm wafer bán dẫn hợp chất III-V (GaAs, InP), phục vụ các lĩnh vực cao cấp như truyền thông cáp quang và radar laser.
   • Đặc điểm: Đội ngũ nòng cốt gồm hơn 30 tiến sĩ/thạc sĩ, giá trị thiết bị hơn 200 triệu nhân dân tệ, xưởng sản xuất sạch rộng 5.000 m², sản lượng hàng năm hơn 150 triệu nhân dân tệ.
2. Nhu cầu điện năng của dây chuyền sản xuất
   • Thiết bị MOCVD dùng trong quá trình phát triển lớp phủ trên chất bán dẫn cần có:
     • Độ ổn định điện áp trong khoảng ±1% (sự dao động làm giảm năng suất tấm wafer).
     • Lọc sóng hài cho các thiết bị tần số cao có tỷ lệ méo >5%.

Ⅱ. Thách thức cốt lõi

1. Rủi ro về chất lượng điện
   • Quá tải tức thời: Dòng khởi động của MOCVD đạt đỉnh 8.000 A, kích hoạt cơ chế bảo vệ quá tải trong hệ thống truyền thống UPS.
   • Ô nhiễm sóng hài: Chỉ số THDi đạt 8% do các tải phi tuyến tính, làm giảm tuổi thọ thiết bị.
2. Điều kiện môi trường khắc nghiệt
   • Việc ngừng hoạt động của thiết bị kéo dài hơn 10 phút sẽ làm hỏng các tấm wafer, do đó cần phải chuyển đổi UPS một cách liền mạch.
3. Những thách thức trong quản lý vận hành và bảo trì
   • Nguồn cung cấp phi tập trung: 12 hệ thống UPS độc lập đã gây ra thời gian phản ứng sự cố kéo dài hơn 30 phút.
   • Sự lão hóa của ắc-quy: Ắc-quy chì-axit (3.000 chu kỳ sạc/xả) gây ra chi phí thay thế hàng năm là 500.000 yên.

Ⅲ. Giải pháp

1. Kiến trúc kỹ thuật
   • Điều khiển song song thông minh:
     • 4 bộ UPS 300kVA kết nối song song (tổng công suất 1,2MW), cấu hình dự phòng N+1, cân bằng tải ±1%.
   • Quản trị hài hòa:
     • Tích hợp bộ lọc chủ động THDi, hệ số công suất đầu vào (PF) >0,99.
2. Chiến lược triển khai
   • Triển khai theo mô-đun với dự trữ công suất 30%.
   • Tích hợp với hệ thống MES của nhà máy để theo dõi thời gian thực Hiệu suất của UPS và giám sát tình trạng pin (SOH).

IV. Thành tựu của dự án

1. Những cải thiện về tính ổn định trong sản xuất
   • Số lần ngừng hoạt động MOCVD giảm xuống còn 98%, tỷ lệ thu hồi tấm wafer tăng từ 92% lên 98,5%.
2. Tối ưu hóa hiệu quả năng lượng
   • Hệ số THDi đã giảm từ 8% xuống 3%, giúp tiết kiệm 800.000 yên tiền điện mỗi năm.
   • Pin lithium sắt photphat (10.000 chu kỳ) giúp giảm 70% chi phí bảo trì.