SST வோల்டேஜ் சவால்கள்: டாபோலஜிகளும் SiC தொழில்நுட்பமும்

திறன் திண்மமாக்கப்பட்ட மாற்றிகள் (SST) இல் ஒரு முக்கிய சவால், ஒரு திறன் அரைநிலை சாதனத்தின் வோல்ட்டு மதிப்பு நடைமுறையில் மதிய வோல்ட்டு விதிப்பாட்டு நெடுஞ்சங்களை (எ.கா., 10 kV) நேரடியாக நிகழ்த்த மிகவும் குறைவாக உள்ளது. இந்த வோல்ட்டு எல்லை சவாலை ஒரு தொழில்நுட்பத்தால் மட்டும் தீர்க்க முடியாது, இது "சேர்க்கை அணுகுமுறை" மூலமாக தீர்க்கப்படுகிறது. முக்கிய தீர்வுகளை இரு வகைகளாக வகைப்படுத்தலாம்: "உள்ளே" (சாதன-முக்கிய தொழில்நுட்ப மற்றும் பொருள் மாற்றம் மூலம்) மற்றும் "வெளியே ஒப்பந்தம்" (மாற்றி வடிவமாக மூலம்).

1.வெளியே ஒப்பந்தம்: மாற்றி வடிவம் மூலம் தீர்வு (இது தற்போது மிக பொதுவான மற்றும் வளர்ந்த அணுகுமுறை)
இது தற்போது மதிய மற்றும் உயர் வோல்ட்டு, உயர் திறன் பயன்பாடுகளில் மிக நம்பகமான மற்றும் பரவலாக பயன்படுத்தப்படும் அணுகுமுறை. இதன் முக்கிய யோசனை "ஒன்றியத்தின் வலிமை"—பல சாதனங்களின் தொடர்ச்சியான இணைப்பு அல்லது மா듈ார் சேர்க்கை மூலம் உயர் வோல்ட்டை பகிர்ந்து நோக்கியது.

1.1 சாதன தொடர்ச்சியான இணைப்பு

 முறை: பல மாற்று சாதனங்கள் (எ.கா., IGBTs அல்லது SiC MOSFETs) நேரடியாக தொடர்ச்சியாக இணைக்கப்பட்டு உயர் வோல்ட்டை சேர்ந்து நோக்கியது. இது பல பைட்டரின் தொடர்ச்சியான இணைப்பு மூலம் உயர் வோல்ட்டை நோக்கும் வகையில் ஒத்து உள்ளது.

 முக்கிய சவால்கள்:

• விதிப்பாட்டு வோல்ட்டு இருசமமாக்கல்: சாதனங்களுக்கு இடையே சிறிய அளவிலான அளவு வேறுபாடுகள் (எ.கா., மாற்று வேகம், ஜங்ஷன் கேப்சீஸ்) காரணமாக, விதிப்பாட்டு மாற்று வேகத்தில் சாதனங்களுக்கு இடையே வோல்ட்டு இருசமமாக பகிர்ந்து நோக்க முடியாததால், ஒரு சாதனத்தில் உயர் வோல்ட்டு மற்றும் தோல்வி ஏற்படலாம்.

• தீர்வுகள்: வோல்ட்டு பகிர்வை வலியில் நோக்க சிக்கலான செயலிழக்கு அல்லது தொடர்ச்சியான வோல்ட்டு இருசமமாக்கல் வடிவம் (எ.கா., snubber வடிவம், கேட் கட்டுப்பாடு) தேவை, இது அமைப்பின் சிக்கல்களை மற்றும் செலவை அதிகரிக்கிறது.

2. பல தரம் மாற்றி வடிவங்கள் (இன்றைய SST இன் முக்கிய தேர்வு)

2.1 முறை: இது மேலும் முன்னதாக மற்றும் உயர் திறனுடைய மாதிரி "மாட்யூலார் தொடர்ச்சி" கருத்து. இது பல வோல்ட்டு தரங்களை பயன்படுத்தி சைன் வேகம் ஒரு நடுத்தர தரத்தில் நேரடியாக நோக்கியதாக உருவாக்குகிறது, அதனால் ஒவ்வொரு மாற்று சாதனமும் மொத்த டிசி பஸ் வோல்ட்டின் ஒரு பகுதியை மட்டுமே நோக்கியதாக இருக்கிறது.

2.2 பொதுவான வடிவங்கள்:

• மாட்யூலார் முற்றுக்கு மாற்றி (MMC): மதிய மற்றும் உயர் வோல்ட்டு SST இற்கு மிகவும் விரும்பிய வடிவங்களில் ஒன்று. இது பல ஒரே போன்ற உள் மாட்யூலார்களால் (SMs) தொடர்ச்சியாக இணைக்கப்பட்டு உள்ளது. ஒவ்வொரு உள் மாட்யூலாரும் பொதுவாக ஒரு கேப்சீஸ் மற்றும் பல மாற்று சாதனங்களைக் கொண்டு உள்ளது. சாதனங்கள் உள் மாட்யூலாரின் கேப்சீஸ் வோல்ட்டு மட்டுமே நோக்கியதாக இருக்கிறது, இது வோல்ட்டு திண்மத்தை தீர்த்து கொள்கிறது. இதன் நன்மைகள் உள்ளன மாட்யூலார், பரிமாற்றம், மற்றும் அழகான வெளியே வெளியீடு வேகம் தரம்.

• பறக்கும் கேப்சீஸ் பல தரம் மாற்றி (FCMC) மற்றும் டைாட்-க்லாம்ப்ட் பல தரம் மாற்றி (DNPC): இவையும் பொதுவான பல தரம் அமைப்புகள், ஆனால் தரங்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்க அமைப்பு மற்றும் கட்டுப்பாட்டு சிக்கல்கள் அதிகரிக்கிறது.

• நன்மைகள்: முக்கியமாக ஒரு சாதனத்தின் வோல்ட்டு திண்மத்தின் எல்லை சவாலை தீர்க்கிறது, மேலும் வெளியீடு வோல்ட்டு வேகம் தரம் மிகவும் உயர்ந்ததாக இருக்கிறது, மற்றும் பில்ட்டர் அளவு குறைக்கிறது.

3. உள்ளே தொடர்ச்சி வெளியே இணைப்பு (ISOP) கூட்டு அமைப்பு

• முறை: பல முழுமையான, சுதந்திரமான திறன் மாற்று அலகுகள் (எ.கா., DAB, Dual Active Bridge) உள்ளே தொடர்ச்சியாக இணைக்கப்பட்டு உயர் வோல்ட்டை நோக்கியதாக இருக்கிறது, மற்றும் வெளியே இணைப்பு வழியாக உயர் வெளியீடு திறனை நோக்கியதாக இருக்கிறது. இது அமைப்பு அளவில் மாட்யூலார் தீர்வு.

• நன்மைகள்: ஒவ்வொரு அலகும் ஒரு மெல்லிய வோல்ட்டு திட்ட மாட்யூலார், வடிவமைப்பு, உற்பத்தி, மற்றும் பரிசோதனை எளிதாக்கிறது. உயர் நம்பகம் (ஒரு அலகின் தோல்வி முழு அமைப்பின் செயல்பாட்டை தடுக்காது). SST இன் மாட்யூலார் வடிவமைப்பு தத்துவத்திற்கு மிகவும் ஏற்புடையது.

4. உள்ளே மேலும் வலுவடைவு: சாதன-முக்கிய தொழில்நுட்ப மாற்றம் (நிகழ்வு வளர்ச்சி திசை)

இந்த அணுகுமுறை பொறியியல் மற்றும் அரைநிலை இயற்பியல் திசைகளிலிருந்து சவாலை முடிவுக்கு தீர்த்து கொள்கிறது.

4.1 அகல தொகுதி அரைநிலை சாதனங்களின் பயன்பாடு

முறை: புதிய தலைமுறை அரைநிலை பொருள்கள் என்பவை சிலிக்கான் கார்பைட் (SiC) மற்றும் காலியம் நைட்ரைட் (GaN) போன்றவை பொதுவான சிலிக்கான் (Si) கோட்டின் ஒரு மடங்கு அளவில் முக்கிய அழிவு வோல்ட்டு தளங்களைக் கொண்டுள்ளன. இதனால், ஒரே அளவில் உள்ள சிலிக்கான் சாதனங்களை விட சிலிக்கான் கார்பைட் சாதனங்கள் மிகவும் உயர் வோல்ட்டு திண்மத்தை அடைய முடியும்.
நன்மைகள்:

• மிகவும் உயர் வோல்ட்டு திண்மம்: ஒரு சிலிக்கான் கார்பைட் MOSFET இப்போது எácil