څه داسې یوه سولید-استیټ ترانسفورمر ده؟ 2025Tech، جوړښت او پرنسیپونه تشریح شوي

د سولید-استیټ ترانسفورمر (SST) څه دی؟

۱.۱ پړاوی ترانسفورمرانو اساس او محدودیتونه

مقاله ابتدا پړاوی ترانسفورمرانو تاریخ (مثلاً، استنلی کې ۱۸۸۶ کال د پیټنټ) او اساسی مبادی را مروروي. پړاوی ترانسفورمران د الکترومغناطیسی القاء پر مبنا د سیلیکون فولادی کرن، کپور يا الومینیم کېچې او عایق/سرمايي نظام (معادن زیت یا خشک نوع) لري. دا د ثابت فرکوانس (۵۰/۶۰ Hz یا ۱۶⅔ Hz)، ثابت ولټیج تبدیلولو نسبت، قدرت ترمنځلو قابلیت او فرکوانسی ویژګونو په توګه کار کوي.

پړاوی ترانسفورمرانو مزیات:

• واچنې هېواد

• عالی وړاندیز (کارکوونکی >۹۹%)

• کوتاه کېښې ولتي جوړولو قابلیت

نازیات شامل دي:

• لوی سایز او سنګین وزن

• هارمونیکونو او DC بایاس له لارې حساس

• نه وړاندیز لپاره محافظت

• آتش او محیطی خطرات

۱.۲ د سولید-استیټ ترانسفورمر (SST) د تعریف او منشاء

د سولید-استیټ ترانسفورمر (SST) د پړاوی ترانسفورمرانو یو جایگزین دی چې د قدرت الکترونيکی تکنالوژۍ پر مبنا دی، او د ۱۹۶۸ کال د ماکموری "الکترونيکي ترانسفورمر" مفهوم تر څو درېږي. SSTs د میډیم فرکوانس (MF) عایق سیمه په واسطه ولټیج تبدیلولو او ګالوانیکی عایقولو ترمنځ کوي، او همدا ډیری هوشیالو کنټرول وظایف ورکوي.

SST د اساسی سازمان شامل دي:

• میډیم ولټیج (MV) انترفیس

• میډیم فرکوانس (MF) عایق سیمه

• کامونیکیشن او کنټرول لنکس

۲. د SSTs ډیزاین چالنوالي

۲.۱ چالن: د میډیم ولټیج (MV) په وړاندیز

میډیم ولټیج سطحونه (مثلاً، ۱۰ kV) د موجوده سیمیکانډر دستیابیتوبن (Si IGBTs تر ۶.۵ kV پورې، SiC MOSFETs ~۱۰–۱۵ kV) تر څو لوې دي. په دې توګه یا د ملتی سیل (مدولر) یا د يو سیل (لوی ولټیج دستیابیتوب) رویکرد لاړ شي په کار کې وي.

د ملتی سیلونو حلولو مزیات:

• مدولر او ډوبره طرح

• ډیری لیولونو بازې شکلونه، فلټر پوښتنې کم کوي

• هوټ-سوپینګ او خرابۍ تحمل وړیتوب ورکوي

د يو سیلونو حلولو مزیات:

• ساده ساختار

• سه فازه نظامونه لپاره مناسب

۲.۲ چالن: توپولوژۍ انتخاب

SST توپولوژیونه د ډولونه بشپړیږي:

• د عایق کړیل فرونت-انډ (IFE): د مستقیم کولو په پرتله عایقول

• د عایق کړیل بیک-انډ (IBE): د مستقیم کولو په پرتله عایقول

• ماتریکس کنورټر نوع: مستقیم AC-AC تبدیلول

• مدولر ملتی لیول کنورټر (M2LC)

۲.۳ چالن: وړاندیز

پړاوی ترانسفورمران خورا وړاندیز دي، دا SSTs د ډېری سیمیکانډر، کنټرول سیکونې او سرمايي نظامونو په برخه کې د وړاندیز موضوع مهم دی. د مقاله د وړاندیز بلاک ډایګرامونه (RBD) او خرابۍ شمار (λ فی FIT) مودلونه معرفي کوي، چې د ډوبرېتوب تعامل د سیستم وړاندیز کې د ډیری ترمنځ ترمنځولو تأثیر لري.

۲.۴ چالن: د میډیم فرکوانس عایق قدرت کنورټر

عمومي توپولوژیونه شامل دي:

• دویمی فعال پلټنه (DAB): د فاز شیفت په واسطه قدرت ترمنځل ورکوي، د نرم تبادلې اجازه ورکوي

• نصف دواره ناپیوسته موده سریز رزونانت کنورټر (HC-DCM SRC): ZCS/ZVS ترمنځوي، "DC ترانسفورمر" خصوصیتونه نښلوي

۲.۵ چالن: د میډیم فرکوانس ترانسفورمر ډیزاین

د میډیم فرکوانس ترانسفورمران د kHz سطح فرکوانسونو په توګه کار کوي، د چالنواليو ترمنځ شامل دي:

• کوچنی مغناطیسي کرن حجم

• عایقولو او حرارتی مدیریت ترمنځ د ټکلیت تضاد

• Litz ویر په توګه ناهمواره ولتي توزیع

۲.۶ چالن: د عایقولو تناسب

میډیم ولټیج واحدونه د بلند عایقولو ته اړتیا لري، د چیرې د ټکلیت مو کړي:

• د ۵۰ Hz قدرت فرکوانس او میډیم فرکوانس الکترونیکی میدان پرسی ترمنځ د ټکلیت ترکیب

• دیئیک لاسوندونه او نورو ځای ترمنځ د ګرمی خطرات

۲.۷ چالن: د الکترومغناطیسی تداخل (EMI)

د MV سویچینګ په وخت کې د مشترکه موده ولتيونه د پارازیتی کیپیسیټنس په واسطه زمې په توګه ترمنځوي او د مشترکه موده چوکونه په کارولو سره د سرکنده کولو اړتیا لري.

۲.۸ چالن: محافظت

SSTs د ډېر ولټیج، ډېر ولتي، ټوندې ضربې او کوتاه کېښې په وړاندیز پرته کاري کوي. پړاوی فیوزونه او سرکنده ورکړونه همچنان مناسب دي، په دې توګه د الکترونيکي ولتي محدودولو او انرژي جذب کولو ستونزو سره ترکیب شوي وي.

۲.۹ چالن: کنټرول

SST کنټرول سیستمونه پیچیده دي او د یو چینه ساختار اړتیا لري:

• بیرونی کنټرول: ګریډ تعامل، قدرت پراختیا

• داخلي کنټرول: ولټیج/ولتي تنظیم، ډوبرېتوب مدیریت

• واحد لپاره کنټرول: مودولیشن او محافظت

۲.۱۰ چالن: د مدولر کنورټر سازنه

د عملی MV مدولر سیستمونو جوړولو په برخه کې شامل دي:

• عایقولو ډیزاین

• سرمايي نظامونه

• کامونیکیشن او معاون قدرت

• مکانيکي ساختار او هوټ-سوپینګ پشتونه

۲.۱۱ چالن: د MV کنورټر آزمون

MV آزمون سیمو پیچیده دي او شامل دي:

• بلند ولټیج، بلند قدرت سورسونه/لودونه

• بلند دقیقې مسافرګرۍ (مثلاً، بلند ولټیج دیفرانسیل پروبز)

• پشتونه آزمون ستونز (مثلاً، د پشت به پشت آزمون)

۳. د SSTs لارښوونه او کارولو ډولونه

۳.۱ ګریډ کارولو ډولونه

SSTs د قدرت ګریډونو کې د ډولونه لپاره کارول کیږي:

• ولټیج تنظیم او ریاکټیو قدرت جبر

• هارمونیکونه فلټر کول او قدرت کیفیت ترمنځول

• DC انترفیس یې وړاندیز کول (مثلاً، انرژي ذخیره کول، خورشیدي پاور)

دغه د پړاوی لاین فرکوانس ترانسفورمران (LFTs) په پرتله د "کارکوونکی چالن" سره رامنځته کیږي:

• LFT کارکوونکی تر ۹۸.۷% پورې رسیږي

• SSTs د ډیری لیولونو تبدیلولو په وخت کې معمولاً تر ۹۶.۳% پورې رسیږي

• د سایز او وزن کې د ټکلیت ترمنځولو محدودیت (~۲.۶ m³ په مقایسه کې ۳.۴ m³)

• د قیمت ډیری ترمنځولو (>۵۲.۷k USD په مقایسه کې ۱۱.۳k USD)

۳.۲ د ترکشن کارولو ډولونه

د ترکشن سیستمونه (مثلاً، الکترونیکي لوکوموتیفونه) د سایز، وزن او کارکوونکی ډېر پرتله د ټکلیت ترمنځولو لپاره د SSTs د ډېر مزیات دي:

• د لوړه فرکوانسونو (مثلاً، ۲۰ kHz) په واسطه د ترانسفورمر سایز ډېر کم شوې

• کارکوونکی او حجم کې د ډویم ترمنځولو

۳.۳ د DC-DC کارولو ډولونه

د DC سیستمونو (مثلاً، د دریا کې وینډ پاور جمع کول، دیټا سنټرون) کې SSTs د یوځایی عایقولو حل دی، چې د دې د کارولو فرکوانس د ګریډ فرکوانس پرتله خپلواکی چاپې شوي وي.

۴. د آینده مفکرات او پای

۴.۱ د آینده کارولو ډولونه

• د زیردریا نفټ او ګاز پروسېس سیستمونه

• هوایي وینډ توربينونه

• تمام الکترونیکي هواپیما

• د نیروي دریايي میډیم ولټیج DC (MVDC) سیستمونه