SST spennuherðir: Töflur og SiC-teknólogía
Eins af krefjum stöðugra spennubreytara (SST) er að spennuverðun einstakra raforkusemi er of lágt til að bera miðalvoltage dreifinet (t.d. 10 kV). Að leysa þetta spennuverðunarmarkmið fer ekki með einni teknologi, heldur með "samsettum aðferðartilgang." Aðal aðferðirnar má skipta í tvær flokkar: "innger" (með teknologíulegum og efnumyndunargreiningum á semanivíð) og "útgerðarsamanverku" (með lykilorðagerð).
1.Útgerðarsamanverka: Lausn með lykilorðagerð (Núverandi Mest Heimildarfæri og Uppgöngulag)
Þetta er núverandi tryggasta og algengasta aðferð í mið- og háspenna, hágildisnotkun. Kjaraskilningurinn er "þegar saman er sterkari"—að nota sérstök tengsl eða flutt samsetningar margra sema til að deila háspennu.
1.1 Sema Sérstök Tengsl
Princip: Margar skiptingarsemi (t.d. IGBTs eða SiC MOSFETs) eru beint tengd í sérstök tengsl til að bera háspennu saman. Þetta er eins og að tengja margar battar í sérstök tengsl til að ná í hærri spenna.
Aðal Herðir:
Dýnamísk Spennujöfnun: Vegna litillfræðilegra munavíska milli semanna (t.d. skiptingarhraði, jafnvægi kapasitans), getur spenna ekki verið jöfn dreift á semum við hraða skiptingu, sem gæti valdið yfirspennu og misfalli í einu semanum.
Lausnir: Þurfa flóknar virkar eða óvirkar spennujöfnunarlykilorð (t.d. snubberlykilorð, gate stýring) til að taka fram spennudeilingu, sem eykur kerfisflóknar og kostnað.
2. Marghæðar Umbreytistilar (Núverandi Valsmöguleiki fyrir SST)
2.1 Princip: Þetta er meiri aðrirunarlegt og betri "flutt sérstök tengsl" hugmynd. Hann myndar trappað nálgun á sínus bog með margum spennuhæðum, svo hver skiptingarsemi ber aðeins hluta af heilli DC bus spennu.
2.2 Almennir Lykilorðagerðir:
Fluttur Marghæðar Umbreytistili (MMC): Einn af mest valdira lykilorðagerðum fyrir mið- og háspenna SSTs. Hann er búinn upp af mörgum sama undirlykilorðum (SMs) tengd í sérstök tengsl. Hvert undirlykilorð inniheldur venjulega kapasitann og nokkrar skiptingarsemi. Sema ber aðeins spennu undirlykilorðakapasitans, sem gerir lausn á spennuherði. Fornemi eru fluttur, skali og frábær úttaksspennumynda gæði.
Flugandi Kapasitann Marghæðar Umbreytistili (FCMC) og Diode-Clamped Marghæðar Umbreytistili (DNPC): Einnig oft notuð marghæðar struktúr, en verða byggingarlega og stýringarlega flóknar sem fjöldi hæða vaxar.
Fornemi: Lætur grundvallarlega spennuverðunarmarkmið einstakrar sema, auksar ágætlega úttaksspennamynda gæði og minnkar sívala stærð.
3. Inntaki-Sérstök Tengsl Úttak-Paralell (ISOP) Fluttur Bygging
Princip: Margar fullkomnar, óháðar orkurumbreytingar einingar (t.d. DAB, Dual Active Bridge) eru tengdar með inntökinum í sérstök tengsl til að bera háspennu og úttakinum paralell til að veita hástraum. Þetta er kerfisleg fluttur lausn.
Fornemi: Hver eining er lágspenna staðalhlutur, sem einfaldar hönnun, framleiðslu og viðhaldi. Hár trú (misfalli í einni einingu dregur ekki niður almennt kerfi). Mikilvæg aðeins fyrir fluttur hönnunarhugmynd SST.
4. Innri Styrk: Teknologíulegar Nýsköpunar á Semanivíð (Áfangi fyrir Framtíðarþróun)
Þessi aðferð lætur grundvallarlega markmiðið frá efnavísindalegu og sêmfræðilegu sjónarhorni.
4.1 Notkun WBG Sémasemi
Princip: Ný raforkuefni eins og silíciumkarbíð (SiC) og gallium nitrid (GaN) hafa kritísku spennufallaefni um tíma meira en venjuleg silícium (Si). Þetta þýðir að SiC sema geta náð mikið hærri spennuverðun við sömu dreifni sem Si sema.
Fornemi:
Hærri Spennuverðun: Eitt SiC MOSFET getur nú auðveldlega náð spennuverðun yfir 10 kV, þar sem silícium IGBTs eru venjulega takmarkaðar við undir 6,5 kV. Þetta leyfir einfalda SST lykilorðagerð (minnkar fjölda sérstaka tengsla sema).
Hærri Aukaverð: WBG sema bera lægri gagnatráða og skiptingarverðlaust, sem leyfir SST að vinna við hærri tíða, sem minnkar mjög stærð og vætti magnsemdara hluta (spennubreytara, indúcatorar).
Staða: Hágildis SiC sema eru núverandi heiti SST rannsóknar og teljast vera aðal aðgengileg teknologi fyrir framtíðar brotandi SST hönnun.
4. 2 Superjunction Tækni
Princip: Fræðileg tækni fyrir silíciumbundið MOSFET sem setur inn P-týpa og N-týpa pílar til að breyta spennufeltdreifingu, sem mikilvægar aukar spennuverðunarkraft samkvæmt að halda lægri á-viðmotstand.
Forrit: Aðallega notað í tæki sem hafa spennu milli 600 V og 900 V. Notað á lágspennum hlið eða svæðum með lægri orku SSTs, en það er ennþá ekki nóg fyrir beint miðalspennum notkun.
5. Samanburður
| Lausnaráðgjöf | Sérstakt Aðferðarmið | Kerfisregla | Forskurðar | Svikamál | Erfiðleiki |
| Ytri Sameining | Tenging á Tæki í Rað | Margt tæki deilt spenna | Einfalt skilgreint, hægt að fullbúa | Difft við deilingu spennu, flókinn stýringar, mikil traustsniðugleikastefna | Matur |
| Fjölbúðar Umhvötunarvirki (til dæmis, MMC) | Samsett undirbirgða tengdir í rað, hver birgða bærir lágspennu | Samsett, auðvelt að útvíkka, góð ljóðgildi gæði, há traustsniðugleiki | Stór fjöldi undirbirgða, flókinn stýringar, hjákvæð kostnaður | Núverandi Meginstræð / Matur | |
| Fylkjastefna (til dæmis, ISOP) | Staðal umhvötunarbirgða tengdir í rað við inntak | Samsett, sterk vandamót, einfaldur hönnun | Þarf margar fjarstillingar virkjar, kerfi getur verið stórt | Matur | |
| Innanmargra (Tæki Nýsköpun) | Breitt Bant Hleiðslutækni (SiC/GaN) | Efni sjálft hefur hátt brotspennu, og er spennuþol sem einkenni | Há spennuþol, há efnafræði, há tíðni, einfalda topologíu | Há kostnaður, keyrslu- og varnarsniðugleikar teknologi er enn þróun | Framtíðarleið / Röðunarkostur |
| Super Junction Tækni | Aukanna innri rafstraumadreifingu tækja | Bætti framveðu í samanburði við hefðbundin tækja | Það er yfirmark á spennuþol, erfitt að meðhöndla miðspennu | Matur (notað í lágspennum svæði) |
Hvernig geta orkuþættir með hönnuður verið meðhöndlaðar við spönnunarmarkmiði á raforkutæknum í SST?
Núverandi mest praktísk og traust lausn er að taka til fleiri stigi af breytingartækjum (sérstaklega samsett mörg stig breytingartækjum, MMC) eða fylgdir inntaks-serie úttak-samsíða (ISOP) skipanir. Þessar aðferðir, byggðar á fullorðnum silícium-bundiðum tækjum, komast kringum spönnunarmarkmiði einstakra tækja með flóknum kerfisstigi skipanir.
Grundvallarlausnin fyrir framtíðina liggur í því að fullorðna og draga niður kostnaðinn við hágildisspönnu víðbandsgangi semirifreki, sérstaklega sílikarbíð (SiC). Þegar þetta hefur verið fullykt, geta SST skipanir verið mjög einfaldara, sem gerir mögulegt mikilvægan skritt fram í hagnýtri og orkurétti.
Í raunverulegu rannsóknar- og þróunaraðgerðum SST eru oft margar teknologíur sameinuð—til dæmis, notkun MMC skipun með SiC tækjum—til að ná bestum afköstum og traustum.
