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

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.

4. Gələcək Kavablar və Nəticə

4.1 Gələcək Tətbiq Sahələri

• Dəniz altı nafta və qaz işləmə sistemləri

• Hava rüzgar turbinləri

• Tam elektrik uçaqları

• Deniz orta voltaj DC (MVDC) sistemləri