I. مروری بر ترانسفورماتورهای جامد (SST)
ترانسفورماتور جامد (SST) یک دستگاه پیشرفته تبدیل انرژی است که شامل نیمه رساناهای قدرت، ترانسفورماتورهای با فرکانس بالا و مدارهای کنترلی میباشد.
در مقایسه با ترانسفورماتورهای سنتی، SST تبدیل AC/AC، AC/DC و DC/DC را پشتیبانی میکند و مزایایی مانند جریان دوطرفه برق، کنترل هوشمند و طراحی فشرده دارد. توپولوژیهای اصلی آن شامل ساختارهای یک مرحلهای، دو مرحلهای (با پیوندهای LVDC یا HVDC) و سه مرحلهای هستند که هر کدام برای سناریوهای کاربردی خاص مناسب است.
II. مزایای SST
حجم کوچک و وزن سبک: عملکرد با فرکانس بالا حجم را تا ۸۰ درصد کاهش میدهد.
کارایی بالا: مراحل تبدیل کمتر و پشتیبانی از اتصال مستقیم DC.
سازگاری با شبکه هوشمند: امکان نظارت زنده، تنظیم ولتاژ، جبران بار غیرفعال و جدا کردن خطاهایی که رخ میدهند.
یکپارچگی با انرژیهای تجدیدپذیر و ذخیرهسازی انرژی: اتصال مستقیم به سیستمهای خورشیدی، بادی و باتری.
مناسب برای بازارهای با رشد بالا: مانند شارژ سریع خودروهای الکتریکی، مراکز داده و حمل و نقل ریلی.
III. زمینههای کاربرد
شبکه برق: افزایش انعطافپذیری شبکه، پشتیبانی از جریان دوطرفه برق و یکپارچگی منابع انرژی توزیع شده.
شارژ خودروهای الکتریکی (EV): امکان شارژ فوق سریع (۳۵۰kW+)، عملکرد Vehicle-to-Grid (V2G) و ادغام مستقیم انرژیهای تجدیدپذیر.
حمل و نقل ریلی: جایگزینی ترانسفورماتورهای حرکتی سنتی، کاهش وزن و بهبود کارایی.
مراکز داده: بهبود کارایی انرژی، کاهش نیاز به خنکسازی و پشتیبانی از یکپارچگی انرژیهای تجدیدپذیر.
دریانوردی و هوانوردی: تحریک تحول الکتریفیکاسیون و کاهش انتشار گازهای گلخانهای.
IV. چالشهای فنی
هزینه بالا: هزینه SST ۵ تا ۱۰ برابر ترانسفورماتورهای سنتی است.
مشکلات قابلیت اطمینان: ظرفیت ضعیف تحمل کوتاه مدار و حساسیت دستگاههای نیمه رسانا به تنش ولتاژ.
تشویش EMI: تبدیل فرکانس بالا باعث تشويش الكترومغناطيسي ميشود و طراحی فیلتر پیچیده میگردد.
yalıtkanlık ve termal yönetimi: عملکرد malzemeler yalıtımında تحت فرکانسهای بالا کاملاً درک نشده است.
رانش گیت و حفاظت: طراحی پیچیده است و نیاز به عزل و کنترل با دقت بالا دارد.
V. فرصتهای بازار در بریتانیا
بهروزرسانی شبکه: در بریتانیا حدود ۵۸۵,۰۰۰ زیرстанیون وجود دارد که از این تعداد ۲۳۰,۰۰۰ زیرستانیون توزیع میتوانند از SST بهرهمند شوند.
هدفهای انرژی تجدیدپذیر: اهداف ۲۰۳۰ شامل ۵۰GW انرژی بادی دریایی و ۴۷GW انرژی خورشیدی میباشد.
زیرساخت شارژ EV: برآورد میشود که تا سال ۲۰۳۰ نیاز به ۳۰۰,۰۰۰ پایه شارژ عمومی خواهد بود و بازار شارژ فوق سریع پتانسیل عظیمی دارد.
الکتریفیکاسیون ریلی: حدود ۲,۸۸۰ لوکوموتیف دیزلی جایگزین خواهند شد و پتانسیل بازار SST بیش از ۳۰ میلیون پوند است.
رشد مراکز داده: تقاضای انرژی ادامه دارد و SST میتواند کارایی انرژی و انعطافپذیری را بهبود بخشد.
VII. نقش CSA Catapult
ارائه پشتیبانی فنی تمامعیار برای SST، از جمله طراحی، شبیهسازی و تأیید پروتوتایپ.
رهبری پروژههایی مانند ASSIST برای ترویج توسعه زنجیره تأمین داخلی دستگاههای Si فشار بالا در بریتانیا.
داشتن تواناییهای اصلی از جمله بهینهسازی چندهدفه، بستهبندی پیشرفته و مدیریت گرمایی.