Од истражувањето до имплементација: Иновативниот скок во развојот на трансформаторите со тврдо стање во УК

I. Преглед на трансформаторите со тврдо стање (SST)

Трансформаторот со тврдо стање (SST) е напредно уред за претворба на енергија кој интегрира елементи од полупроводници, високочестотни трансформатори и контролни кола.

Споредено со традиционалните трансформатори, SST поддржува претворба на AC/AC, AC/DC и DC/DC, и има предности како двосмерен проток на енергија, интелигентна контрола и компактен дизајн. Неговите главни топологији вклучуваат едностепена, дводостепена (со LVDC или HVDC врски) и тридостепена структура, секоја прифатлива за специфични сценарија на применување.

II. Предности на SST

• Компактен размер и лесен: Високочестотната работа го намалува обемот до 80%.

• Висока ефикасност: Малку фази на претворба и поддршка за директна DC врска.

• Сагласуваност со интелигентна мрежа: Овозможува реално време надзор, регулација на напонот, компензација на реактивна моќ и изолација на грешки.

• Интеграција со возобновливи извори на енергија и складирање на енергија: Директна врска со солнечни, ветросилни и батеријски системи.

• Прифатлив за пазар со брз растеж: Како што се брзо наелектризување на автомобили, центри за податоци и железнички превоз.

III. Поле на применување

• Електро мрежа: Подобрува гибкоста на мрежата, поддржува двосмерен проток на енергија и интегрира распределени извори на енергија.

• Наелектризување на автомобили (EV): Овозможува брзо наелектризување (350kW+), функционалност на Vehicle-to-Grid (V2G) и директна интеграција на возобновливи извори на енергија.

• Железнички превоз: Заменува традиционалните тракциони трансформатори, намалува го весот и подобрува ефикасноста.

• Центри за податоци: Подобрува ефикасноста на енергијата, намалува потребата за хлаѓање и поддржува интеграција на возобновливи извори на енергија.

• Морско и авионско: Побудува електрификација и намалува емисиите на CO2.

IV. Технички предизвици

• Висока цена: Стоимоста на SST е 5–10 пати повеќе од традиционалните трансформатори.

• Проблеми со надежност: Слаба капацитет за одржливо кратко замкнување, а полупроводничките елементи се осетливи на стрес од напон.

• ЕМИ интерференција: Високочестотното комутирање предизвикува електромагнетна интерференција, што бара комплексен дизајн на филтри.

• Изоловање и термална управа: Перформансата на изолационите материјали под високи честоти не е целосно совладана.

• Управување со врата и заштита: Комплексен дизајн, потребно е изоловање и високо прецизна контрола.

V. Пазарски можностиви во УК

• Модернизација на мрежата: Во УК има околу 585.000 подстанции, од кои 230.000 дистрибутивни подстанции можат да се користат SST.

• Цели за возобновливи извори на енергија: Целите за 2030 вклучуваат 50GW офшорна ветросила и 47GW солнечна енергија.

• Инфраструктура за наелектризување на автомобили: Предвидено е дека до 2030 година ќе бидат потребни 300.000 јавни точки за наелектризување, а пазарот за брзо наелектризување има голем потенцијал.

• Електрификација на железница: Приближно 2.880 дизелови локомотиви треба да се заменат, а потенцијалот на пазарот за SST надминува £30 милиони.

• Раст на центри за податоци: Барањето за енергија продолжува да расте, а SST може да подобри ефикасноста и гибкоста на енергијата.

VII. Улогата на CSA Catapult

• Предоставува целокупна техничка поддршка за SST, вклучувајќи дизајн, симулации и верификација на прототип.

• Води проекти како ASSIST за продвижување на развојот на домаќинската верига за доставување на Si уреди на висок напон во УК.

• Постојат основни способности вклучувајќи многуцелна оптимизација, напредно пакетирање и термална управа.