Nədir Döyüşməz Ştat Transformer? 2025Tech, Quruluş və Prinsiplər Açıqlanır

Noah

Alan: Dizayn və İdarəolunma

Australia

1. Dərk Tərəqqiçanın (SST) nədir?

1.1 Gədənəvi tərəqqiçanların əsasları və məhdudluqları

Məqalə öncə gədənəvi tərəqqiçanların tarixini (məsələn, Stanley-nin 1886-cı ildəki patentı) və əsas prinsiplərini nəzərə alır. Elektromaqnit induksiyaya əsaslanan gədənəvi tərəqqiçanlar silis qəti çekirdek, mis və ya alüminyum sarımlar və izolyasiya/soğutma sistemləri (mineral yağı və ya çox kurudur) ilə təşkil edilir. Onlar sabit dərəcələrdə (50/60 Hz və ya 16⅔ Hz), sabit voltaj tərəqqi nisbətləri, enerji köçürmə imkanları və dərəcə xüsusiyyətləri ilə işləyirlər.

Gədənəvi tərəqqiçanların üstünlükləri:

Ümumi qiymət
Yüksək etibarlılıq (verimlilik >99%)
Kısa sirkuit cərəyan məhdudiyyət yetəri

İstisnalar arasında:

Böyük ölçülər və ağır çəkisi
Armoniklara və DC biasa hassaslıq
Yükləmə himayası yoxdur
Yangın və çevrə mühit riskləri

1.2 Dərk Tərəqqiçanlarının (SST) Tərif və Kökeni

Dərk Tərəqqiçanı (SST) gədənəvi tərəqqiçanlara alternativ olaraq enerji elektronikasına əsaslanır və kökənini McMurray-nin 1968-ci ildə "elektron tərəqqiçan" kavabına aparır. SST-lar Orta Dərəcə (MF) izolyasiya mərhələsi vasitəsilə voltaj tərəqqi və galvanik izolyasiya əldə edir və bir neçə zəka himayası funksiyalarını da təmin edir.

SST-nin əsas strukturu aşağıdakılardan ibarətdir:

Orta Voltaj (MV) interfeysi
Orta Dərəcə (MF) izolyasiya mərhələsi
İletişim və idarəetmə bağlantıları

2. SST-ların Projekt İxtisas Məsələləri

2.1 Məsələ: Orta Voltaj (MV) ile İşləmək

Orta voltaj səviyyələri (məsələn, 10 kV) mövcud yarıiletkeci cihazların (Si IGBT-lar 6.5 kV-a, SiC MOSFET-lər ~10–15 kV) voltaj reytinqlerindən çox böyükdür. Bu səbəbdən, ya multi-cell (modulyar) və ya single-cell (yüksek voltaj cihazı) yanaşması seçilməlidir.

Multi-cell həllərin üstünlükləri:

Modulyar və yeddişik dizayn
Çox səviyyəli çıxış dalğalı forması, filtrləmə tələblərini azaldır
Qızdırma vaxtından və səhv dayanığı həllər üçün dəstək

Single-cell həllərin üstünlükləri:

Sadə struktur
Üç fazlı sistemlər üçün uyğun

2.2 Məsələ: Topoloji Seçimi

SST topolojiləri aşağıdakı kategoriyalara bölünə bilər:

Izolyasiya Qabağında (IFE): Düzəlişdən əvvəl izolyasiya
Izolyasiya Arxasında (IBE): Düzəlişdən sonra izolyasiya
Matris konvertoru növü: Doğrudan AC-AC keçid
Modulyar Çox Səviyyəli Konverter (M2LC)

2.3 Məsələ: Etibarlılıq

Gədənəvi tərəqqiçanlar aşkar etibarlılığa malikdir, lakin SST-lar bir çox yarıiletkeci, idarəetmə devreleri və soğutma sistemləri ilə donanmışdır, bu da etibarlılığını birbaşa məsələ halına gətirir. Məqalə Etibarlılıq Blok Diyagramlarını (RBD) və arızalıq dərəcə (λ FIT) modellərini təqdim edir, bu göstərir ki, yeddişiklik sistemin etibarlılığını nəzərən çox yüksəltir.

2.4 Məsələ: Orta Dərəcə Izolyasiya Enerji Konverterləri

Ümumi topolojilər arasında:

Dual Aktiv Köprü (DAB): Faz sərbəstlikləri vasitəsilə enerji axını idarə olunur, yumşaq keçidi mümkün edir
Half-Cycle Discontinuous Mode Series Resonant Converter (HC-DCM SRC): ZCS/ZVS-ni əldə edir, "DC tərəqqiçan" xüsusiyyətlərinə malikdir

2.5 Məsələ: Orta Dərəcə Tərəqqiçanın Projekt İxtisas Məsələləri

Orta dərəcə tərəqqiçanlar kHz səviyyəsində dərəcələrdə işləyirlər, onlarınla bağlı məsələlər arasında:

Kiçik maqnit çekirdek həcmi
İzolyasiya və termal idarəetmə arasındakı çatışma
Litz telində dəqiq olmayan cərəyan paylanması

2.6 Məsələ: İzolyasiya Koordinasiyası

Orta voltaj birimləri yere nisbətən yüksək izolyasiya tələb edir, buna görə də aşağıdakı məsələlər nəzərə alınmalıdır:

Birləşmiş 50 Hz enerji dərəcəsi və orta dərəcə elektrik sahası stresi
Dielektrik zədələr və yerləşdirilmiş istifadə riski

2.7 Məsələ: Elektromaqnit İnterferensiya (EMI)

MV keçid zamanı yarandığ common-mode cərəyanları parazit kapasitans vasitəsilə yere aksetmək lazımdır və common-mode chokes ilə süpdürülməlidir.

2.8 Məsələ: Himayə

SST-lar artıq voltaj, artıq cərəyan, şimşək darbələri və kısa sirkuitlərlə mübarizə aparmalıdır. Gədənəvi füzeler və şimşək darbələri hələ də tətbiq edilir, amma elektronik cərəyan məhdudiyyəti və enerji absorpsiya strategiyaları ilə birgə istifadə edilməlidir.

2.9 Məsələ: Idarəetmə

SST idarəetmə sistemləri mürəkkəbdir və hierarxik struktura tələb edir:

Xarici idarəetmə: Şəbəkə ilə əlaqə, enerji tədbir
Daxili idarəetmə: Voltaj/cərəyan nəzarəti, yeddişiklik idarəmənti
Birim səviyyəsinin idarəetməsi: Modulyasiya və himayə

2.10 Məsələ: Modulyar Konverterlərin İnşası

Praktiki MV modulyar sistemlərin inşası aşağıdakı məsələləri ehtiva edir:

İzolyasiya dizaynı
Soğutma sistemləri
İletişim və köməkçi enerji
Mexaniki struktura və qızdırma vaxtından dəstək

2.11 Məsələ: MV Konverterlərin Sınaq Prosesi

MV sınaq obyektları mürəkkəbdir və aşağıdakı tələblərə malikdir:

Yüksek voltaj, yüksək enerji mənbələri/yükümlülər
Yüksek dəqiqlik ölçmə cihazları (məsələn, yüksək voltaj diferensial probu)
Yeddişik sınaq strategiyaları (məsələn, qarşı-qarşıya sınaq)

3. SST-ların Tətbiq Ediləbilirliliyi və İstifadə Vəzisləri

3.1 Şəbəkə Tətbiqləri

SST-lar şəbəkələrdə aşağıdakı məqsədlər üçün istifadə edilə bilər:

Voltaj nəzarəti və reaktiv enerji kompensasiyası
Armonik filtrləmə və enerji keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması
DC interfeysin inteqrasiyası (məsələn, enerji saxlama, fotovoltaika)

Amma, gədənəvi Line Frequency Transformers (LFT)-lərə nəzərən, SST-lar "verimlilik məsələsi" ilə üzləşir:

LFT verimliliyi 98.7%-ə çatır
SST-lar çox səviyyəli keçid nəticəsində tik 96.3%-ə çatır
Ölçünün və çəkisin azalması (~2.6 m³ vs. 3.4 m³)
Nəzəriyəvi yüksək qiymət (>52.7k USD vs. 11.3k USD)

3.2 Traksiya Tətbiqləri

Traksiya sistemləri (məsələn, elektrik lokomotivləri) ölçüsü, çəkisi və verimliliği barədə sert tələblərə malikdir, burada SST-lar açıq üstünlüklər təqdim edir:

Yüksək işləmə dərəcələri (məsələn, 20 kHz) vasitəsilə tərəqqiçan ölçüsünün sıxışdırılması
Verimlilik və ölçünün optimallaşdırılması

3.3 DC-DC Tətbiqləri

DC sistemlərində (məsələn, dəniz altı rüzgar enerjisi toplama, data mərkəzləri) SST-lar tək mövcud izolyasiya həlli olanı, çünki onların işləmə dərəcəsi şəbəkə dərəcəsinə bağlı olmayaraq özünlərlə seçilib ola bilər.