سولڈ سٹیٹ ٹرانسفارمر کیا ہے؟ 2025Tech، ساخت و اصول سمجھایا گیا

1. سولڈ سٹیٹ ٹرانس فارمر (SST) کیا ہے؟

1.1 روایتی ٹرانس فارمرز کے بنیادی اصول اور محدودیتیں

مقالہ پہلے روایتی ٹرانس فارمرز کی تاریخ (مثال کے طور پر، سٹینلے کا 1886 کا پیٹنٹ) اور بنیادی اصولوں کا جائزہ لیتا ہے۔ الیکٹرو میگنیٹک القاء کے بنیاد پر، روایتی ٹرانس فارمرز سلیکون سٹیل کرنل، کپر یا الومینیم کے ونڈنگ، اور عایق/کولنگ سسٹم (معادنی تیل یا ڈرائی ٹائپ) سے ملکنے ہوتے ہیں۔ وہ متعین شدہ فریقوں (50/60 Hz یا 16⅔ Hz) پر کام کرتے ہیں، ثابت قدم ولٹیج تبدیلی کی تناسب، برق کی منتقلی کی صلاحیتوں، اور فریکوئنسی کے خصوصیات کے ساتھ۔

روایتی ٹرانس فارمرز کے فوائد:

• کم قیمت

• بالا درجہ موثوقیت (کارکردگی >99%)

• کم کرنے کی صلاحیت کم کرنے والی کرنٹ

نقصانات شامل ہیں:

• بڑا سائز اور سنگین وزن

• ہارمونکس اور DC بائیس کے لیے حساس

• کوئی اوور لوڈ حفاظت نہیں ہے

• آگ اور ماحولی خطرات

1.2 سولڈ سٹیٹ ٹرانس فارمرز کی تعریف اور اصل

سولڈ سٹیٹ ٹرانس فارمر (SST) پاور الیکٹرانکس ٹیکنالوجی پر مبنی روایتی ٹرانس فارمرز کا ایک متبادل ہے، جس کی اصل 1968 میں مکموری کے "الیکٹرانک ٹرانس فارمر" کے مفہوم تک جاتی ہے۔ SSTs میڈیم فریکوئنسی (MF) عایق مرحلہ کے ذریعے ولٹیج تبدیلی اور گیلاکٹک عایق کو حاصل کرتے ہیں، ساتھ ہی متعدد ذہین کنٹرول کے فنکشن بھی فراہم کرتے ہیں۔

SST کی بنیادی ساخت شامل ہے:

• میڈیم ولٹیج (MV) انٹرفیس

• میڈیم فریکوئنسی (MF) عایق مرحلہ

• کمیونیکیشن اور کنٹرول لنکس

2. SSTs کی ڈیزائن کے چیلنجز

2.1 چیلنج: میڈیم ولٹیج (MV) کا سامنا کرنا

میڈیم ولٹیج کی سطح (مثال کے طور پر، 10 kV) موجودہ سیمی کنڈکٹر دستیاب دستیاب (Si IGBTs تک 6.5 kV، SiC MOSFETs ~10–15 kV) سے بہت زیادہ ہے۔ لہذا، کسی بھی ملٹی سیل (مودیولر) یا سنگل سیل (ہائی ولٹیج ڈیوائس) کے رویے کو اختیار کرنا ضروری ہے۔

ملٹی سیل حل کے فوائد:

• مودیولر اور ریڈنڈنٹ ڈیزائن

• میلٹی لیول آؤٹ پٹ ویو فارمز، فلٹر کی ضرورت کو کم کرتے ہیں

• ہاٹ سوپنگ اور فلٹ ٹولیرنس کی حمایت

سنگل سیل حل کے فوائد:

• آسان ساخت

• تین فیز سسٹم کے لیے مناسب

2.2 چیلنج: ٹاپولوجی کا انتخاب

SST ٹاپولوجیوں کو درج ذیل طور پر تقسیم کیا جا سکتا ہے:

• ایسلیٹڈ فرنٹ اینڈ (IFE): ریکٹیفیکیشن سے قبل عایق

• ایسلیٹڈ بیک اینڈ (IBE): عایق سے قبل ریکٹیفیکیشن

• میٹرکس کنورٹر ٹائپ: ڈائریکٹ AC-AC کنورژن

• مودیولر ملٹی لیول کنورٹر (M2LC)

2.3 چیلنج: موثوقیت

روایتی ٹرانس فارمرز بہت موثق ہوتے ہیں، جبکہ SSTs کئی سیمی کنڈکٹرز، کنٹرول سرکٹس، اور کولنگ سسٹم شامل ہوتے ہیں، جس سے موثوقیت کا ایک کلیدی مسئلہ بن جاتا ہے۔ مقالہ میں ریلیビリティ ブロック図（RBD）と故障率（FIT単位のλ）モデルを導入し、冗長性がシステムの信頼性を大幅に向上させることを示しています。