研究から実用化まで：英国の固体変圧器開発における革新的な飛躍
I. 固态変圧器（SST）の概要
固態變壓器（SST）は、電力半導体、高周波変圧器、制御回路を統合した高度な電力変換装置です。
従来の変圧器と比較して、SSTはAC/AC、AC/DC、DC/DCの変換をサポートし、双方向電力フロー、知能制御、コンパクトな設計などの利点があります。その主なトポロジには、単段、二段（LVDCまたはHVDCリンクを使用）、三段構造があり、それぞれ特定のアプリケーションに適しています。
II. SSTの利点
小型軽量：高周波動作により、体積が最大80%削減されます。
高効率：変換ステージが少なく、直接DC接続をサポートします。
スマートグリッド対応：リアルタイム監視、電圧調整、無効電力補償、故障隔離を可能にします。
再生可能エネルギーおよびエネルギー貯蔵との統合：太陽光、風力、バッテリーシステムを直接接続します。
高成長市場に適している：EV急速充電、データセンター、鉄道輸送など。
III. 応用分野
電力網：電網の柔軟性を向上させ、双方向電力フローをサポートし、分散型エネルギー資源を統合します。
電気自動車（EV）充電：超高速充電（350kW以上）、車両から電網への給電機能（V2G）、再生可能エネルギーの直接統合を可能にします。
鉄道輸送：従来の牽引変圧器を置き換え、重量を軽減し、効率を向上させます。
データセンター：エネルギー効率を向上させ、冷却要件を削減し、再生可能エネルギーの統合をサポートします。
海事および航空：電動化の変革を推進し、炭素排出量を削減します。
IV. 技術的課題
高コスト：SSTのコストは従来の変圧器の5〜10倍です。
信頼性の問題：短絡耐容量が弱く、半導体デバイスは電圧ストレスに敏感です。
EMI干渉：高周波スイッチングにより電磁干渉が発生し、複雑なフィルタ設計が必要です。
絶縁と熱管理：高周波下での絶縁材料の性能はまだ完全に掌握されていません。
ゲート駆動と保護：設計が複雑で、絶縁と高精度制御が必要です。
V. 英国の市場機会
電網近代化：英国には約585,000の変電所があり、そのうち230,000の配電変電所がSSTの恩恵を受けられます。
再生可能エネルギー目標：2030年までの目標には、海上風力発電50GWと太陽光発電47GWが含まれています。
EV充電インフラ：2030年までに約300,000の公衆充電スタンドが必要とされ、超高速充電市場には大きな可能性があります。
鉄道電化：約2,880台のディーゼル機関車が置き換えられ、SST市場の潜在的な価値は3000万ポンドを超えます。
データセンターの成長：電力需要が継続的に増加しており、SSTはエネルギー効率と柔軟性を改善できます。
VII. CSA Catapultの役割
SSTに対して全工程の技術支援を提供し、設計、シミュレーション、プロトタイプ検証を含みます。
ASSISTなどのプロジェクトを主導し、英国国内の高電圧Siデバイス供給チェーンの開発を促進します。
多目的最適化、高度なパッケージング、熱管理などのコア能力を持っています。
