• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


Unsa ang Solid-State Transformer? 2025Tech, Iginuhit ang Struktura ug mga Prinsipyo

Noah
Larangan: Diseño ug Pagsulay
Australia

1. Ano ang Solid-State Transformer (SST)?

1.1 Pundamental ug Limitasyon sa mga Tradisyonal nga Transformers

Ang artikulo muna nagbalikan sa kasinatian (e.g., ang patente ni Stanley sa 1886) ug mga pundamental nga prinsipyo sa mga tradisyonal nga transformers. Batasan sa electromagnetic induction, ang mga tradisyonal nga transformers gisangpot sa silicon steel cores, copper o aluminum windings, ug insulation/cooling systems (mineral oil o dry-type). Sila nagoperar sa fixed frequencies (50/60 Hz o 16⅔ Hz), na may fixed voltage transformation ratios, power transfer capabilities, ug frequency characteristics.

Ang mga advantage sa mga tradisyonal nga transformers:

  • Mura

  • High reliability (efficiency >99%)

  • Short-circuit current limiting capability

Ang mga disadvantage kinahanglan:

  • Dako kaayo ug heavy weight

  • Sensitive sa harmonics ug DC bias

  • Walay overload protection

  • Fire ug environmental risks

1.2 Definision ug Origin sa Solid-State Transformers

Ang Solid-State Transformer (SST) usa ka alternative sa mga tradisyonal nga transformers batas sa power electronics technology, na may origin nga nagpuyo hangtod sa McMurray's "electronic transformer" concept sa 1968. Ang SSTs nakamit ang voltage transformation ug galvanic isolation pinaagi sa Medium-Frequency (MF) isolation stage, samtang naghatag og multiple intelligent control functions.

Ang basic structure sa SST includes:

  • Medium-Voltage (MV) interface

  • Medium-Frequency (MF) isolation stage

  • Communication ug control links

SST.jpg

2. Design Challenges sa SSTs

2.1 Challenge: Handling Medium Voltage (MV)

Ang medium-voltage levels (e.g., 10 kV) labi na dako sa voltage ratings sa existing semiconductor devices (Si IGBTs up to 6.5 kV, SiC MOSFETs ~10–15 kV). Busa, kailangan adunay multi-cell (modular) o single-cell (high-voltage device) approach.

Advantages sa multi-cell solutions:

  • Modular ug redundant design

  • Multi-level output waveforms, reducing filter requirements

  • Support for hot-swapping ug fault tolerance

Advantages sa single-cell solutions:

  • Simpler structure

  • Suitable for three-phase systems

2.2 Challenge: Topology Selection

Ang SST topologies makakategorisahan isip:

  • Isolated Front-End (IFE): Isolation before rectification

  • Isolated Back-End (IBE): Rectification before isolation

  • Matrix converter type: Direct AC-AC conversion

  • Modular Multilevel Converter (M2LC)

2.3 Challenge: Reliability

Ang mga tradisyonal nga transformers labi na reliable, nganong ang SSTs adunay daghan nga semiconductors, control circuits, ug cooling systems, making reliability usa ka critical concern. Ang paper nag-introduce sa Reliability Block Diagrams (RBD) ug failure rate (λ in FIT) models, indicating na ang redundancy makapadako sa system reliability.

2.4 Challenge: Medium-Frequency Isolated Power Converters

Common topologies include:

  • Dual Active Bridge (DAB): Power flow controlled via phase shift, enabling soft switching

  • Half-Cycle Discontinuous Mode Series Resonant Converter (HC-DCM SRC): Achieves ZCS/ZVS, exhibiting "DC transformer" characteristics

2.5 Challenge: Medium-Frequency Transformer Design

Ang medium-frequency transformers nagoperar sa kHz-level frequencies, facing challenges such as:

  • Smaller magnetic core volume

  • Conflict between insulation ug thermal management

  • Uneven current distribution in Litz wire

2.6 Challenge: Isolation Coordination

Ang medium-voltage units nanginahanglan og high insulation to ground, necessitating consideration of:

  • Combined 50 Hz power frequency ug medium-frequency electric field stress

  • Dielectric losses ug risk of localized overheating

2.7 Challenge: Electromagnetic Interference (EMI)

Ang common-mode currents generated during MV switching can flow to ground through parasitic capacitance ug must be suppressed using common-mode chokes.

2.8 Challenge: Protection

Ang SSTs nanginahanglan mog handle overvoltage, overcurrent, lightning strikes, ug short circuits. Ang traditional fuses ug surge arresters remain applicable but should be combined with electronic current limiting ug energy absorption strategies.

SST.jpg

2.9 Challenge: Control

Ang SST control systems complex ug nanginahanglan og hierarchical structure:

  • External control: Grid interaction, power dispatch

  • Internal control: Voltage/current regulation, redundancy management

  • Unit-level control: Modulation ug protection

2.10 Challenge: Construction of Modular Converters

Building practical MV modular systems involves:

  • Insulation design

  • Cooling systems

  • Communication ug auxiliary power

  • Mechanical structure ug hot-swappable support

2.11 Challenge: Testing of MV Converters

MV testing facilities complex ug nanginahanglan:

  • High-voltage, high-power sources/loads

  • High-precision measurement equipment (e.g., high-voltage differential probes)

  • Backup test strategies (e.g., back-to-back testing)

3. Applicability ug Use Cases sa SSTs

3.1 Grid Applications

Ang SSTs makapagamit sa power grids para sa:

  • Voltage regulation ug reactive power compensation

  • Harmonic filtering ug power quality improvement

  • DC interface integration (e.g., energy storage, photovoltaics)

But, compared to conventional Line Frequency Transformers (LFTs), ang SSTs face an "efficiency challenge":

  • LFT efficiency can reach 98.7%

  • SSTs typically achieve only ~96.3% due to multi-stage conversion

  • Limited reduction in size ug weight (~2.6 m³ vs. 3.4 m³)

  • Significantly higher cost (>52.7k USD vs. 11.3k USD)

3.2 Traction Applications

Ang traction systems (e.g., electric locomotives) adunay stringent requirements sa size, weight, ug efficiency, diin ang SSTs nagsugyot sa clear advantages:

  • Significantly reduced transformer size through higher operating frequencies (e.g., 20 kHz)

  • Dual optimization of efficiency ug volume reduction

3.3 DC-DC Applications

Sa DC systems (e.g., offshore wind power collection, data centers), ang SSTs ang tanging viable isolation solution, tungod kay ang ilang operating frequency mahimong freely chosen without being constrained by grid frequency.

4. Future Concepts ug Conclusion

4.1 Future Application Scenarios

  • Subsea oil & gas processing systems

  • Airborne wind turbines

  • All-electric aircraft

  • Naval medium-voltage DC (MVDC) systems

Maghatag og tip ug pagsalig sa author
Mga Paksa:
SST

Gipareserbado

Asa kini ang usa ka Transformer Core Nangangailangan I-ground sa Tungod nga Punto Lamang? Usa ra ba ang Mas Handuraw ang Multi-Point Grounding?
Asa karon ang Core sa Transformer Nangangailangan Moground?Sa panahon sa operasyon, ang core sa transformer, sama sa metal nga estruktura, bahin, ug komponente nga naghulagway sa core ug windings, tanan nahimutang sa matigas nga elektrisidad. Sa impluwensya niining elektrisidad, sila magkuha og relatyibong mataas nga potensyal labi na sa ground. Kon ang core wala moground, adunay potential difference kay sa pagitan sa core ug grounded clamping structures ug tank, mahimong makaresulta og intermit
01/29/2026
Unsa ang Kalainan Tungod sa mga Rectifier Transformers ug Power Transformers
Ano ang Rectifier Transformer?"Power conversion" usa ka pangngalan nga naglakip sa rectification, inversion, ug frequency conversion, diin ang rectification ang labing gamit. Ang mga kagamitan sa rectification mogamit og input na AC power isip DC output pinaagi sa rectification ug filtering. Ang rectifier transformer magsilbi isip power supply transformer alang sa mga kagamitan sa rectification. Sa industriya, ang daghang DC power supplies nakakuha gikan sa pagkombinasyon sa rectifier transforme
01/29/2026
Paunsa ha Mibantay ug Mipatrol sa mga Sayop sa Core sa Transformer
1. mga Panganib, mga Dahon ug mga Uri sa Mga Kasagaran sa Multi-Point Grounding sa Core sa Transformer1.1 mga Panganib sa Mga Kasagaran sa Multi-Point Grounding sa CoreSa normal nga operasyon, ang core sa transformer kailangang ma-ground sa usa ra ka punto. Sa panahon sa operasyon, ang alternating magnetic fields ang naglubob sa mga windings. Tungod sa electromagnetic induction, ang parasitic capacitances magpadayon nga adunay pag-usbong gikan sa high-voltage hangtod sa low-voltage windings, gik
01/27/2026
Isyuha sa Pagpili og Grounding Transformers sa Boost Stations
Isyuha sa Pagpili og Grounding Transformers sa Boost StationsAng grounding transformer, kasagaran gisulti nga "grounding transformer," nagoperar sa kondisyon nga walay carga sa normal nga operasyon sa grid ug sobrahan sa short-circuit faults. Batas sa pagkakaiba sa filling medium, ang mga karaniwan nga klase mao ang oil-immersed ug dry-type; batas sa numero sa phase, sila mahimong ma classify isip three-phase ug single-phase grounding transformers. Ang grounding transformer naghimo og artificial
01/27/2026
Inquiry
+86
I-klik aron i-upload ang file
Pangutana
Pangutana sa IEE-Business Application
Pangita og mga equipment gamit ang IEE-Business app asa asa ug kailan man sugad og pagkuha og solusyon pagsulay sa mga eksperto ug pagpadayon sa industriya nga pakisayran suportahan ang imong proyekto sa kuryente ug negosyo