Sensore a flussogate in SST: Precisione e protezione

Cos'è l'SST?

SST sta per Solid-State Transformer, noto anche come Power Electronic Transformer (PET). Dal punto di vista della trasmissione di energia, un tipico SST si connette a una rete AC da 10 kV sul lato primario e fornisce in uscita circa 800 V DC sul lato secondario. Il processo di conversione dell'energia generalmente coinvolge due fasi: AC-to-DC e DC-to-DC (riduzione). Quando l'uscita viene utilizzata per singoli dispositivi o integrata in server, è richiesta una fase aggiuntiva per ridurre i 800 V a 48 V.

Gli SST mantengono le funzioni basilari dei tradizionali trasformatori, integrando capacità avanzate come la compensazione del potere reattivo, la mitigazione degli armonici e il controllo del flusso di potenza bidirezionale. Sono principalmente utilizzati in applicazioni ad alta potenza come l'integrazione di energie rinnovabili nella rete, stazioni di ricarica per veicoli elettrici e centri di calcolo (ad esempio, AIDC).

SST: La soluzione ottimale per l'era ad alta potenza dell'AIDC

L'SST rappresenta la terza generazione di soluzioni di distribuzione di energia DC ad alta tensione.

• La prima generazione di HVDC mantiene la struttura del trasformatore a frequenza di linea convenzionale, aggiornando solo il lato UPS (sistema di alimentazione ininterrotta).

• Le soluzioni di seconda generazione, come l'alimentazione Panama, sostituiscono il trasformatore a frequenza di linea con un trasformatore a sfasamento, migliorando l'integrazione.

• La terza generazione di SST sostituisce il trasformatore a frequenza di linea con un trasformatore ad alta frequenza, raggiungendo il livello più elevato di integrazione.

Il cuore dell'SST consiste nell'abbandonare la struttura a nucleo di ferro e avvolgimenti dei tradizionali trasformatori, utilizzando invece dispositivi semiconduttori come IGBT e SiC. L'SST offre ulteriori vantaggi in termini di:

• Efficienza di conversione (l'efficienza end-to-end migliorata di oltre 3 punti percentuali),

• Tempo di costruzione (solo il 30% delle soluzioni UPS tradizionali),

• Occupazione spaziale (ridotta di oltre il 50% rispetto alle soluzioni UPS tradizionali),

• Integrazione di energie rinnovabili (fornitura diretta di energia verde senza moduli di conversione aggiuntivi).

Teoricamente, riducendo il numero di conversioni di tensione e corrente, l'SST minimizza le perdite di trasmissione di energia, affrontando in modo preciso i punti critici della distribuzione di energia nei centri di dati ad alta potenza.

Applicazione di sensori di corrente a bordo a flussometro di alta precisione negli SST

Rilevamento preciso della corrente per la conversione e il controllo di potenza

I convertitori AC/DC e DC/DC degli SST si basano su algoritmi di modulazione avanzati e controllo a ciclo chiuso. Il limite superiore dell'accuratezza del controllo è determinato dalla precisione del sensore. Il segnale di corrente quasi "assolutamente vero" fornito dai sensori a flussometro costituisce la base per i calcoli accurati del controller (ad esempio, generazione di segnali di compensazione, calcolo di potenza attiva e reattiva). Un basso drift termico garantisce che questa accuratezza sia mantenuta non solo in condizioni di laboratorio, ma nell'intero intervallo di temperatura operativa. Poiché i moduli di potenza degli SST generano un calore significativo durante l'operazione, le temperature ambientali fluttuano in modo drammatico. La caratteristica di basso drift assicura riferimenti di controllo coerenti dall'avvio al carico massimo, prevenendo la degradazione dell'efficienza o l'instabilità del controllo dovute al drift del sensore.

Protezione precisa contro sovracorrente e cortocircuito

I dispositivi semiconduttori di potenza (ad esempio, MOSFET a SiC) all'interno degli SST operano a frequenze di commutazione elevate, ma hanno una tolleranza limitata alla sovracorrente. Le correnti di guasto devono essere interrotte entro microsecondi. La rapida risposta dei sensori a flussometro agisce come una telecamera ad alta velocità, catturando istantaneamente i picchi di corrente, fornendo un tempo di reazione critico ai circuiti di pilotaggio e protezione per prevenire guasti a catena dei dispositivi. Questo non solo garantisce la sicurezza, ma migliora anche le prestazioni dinamiche del sistema. Il feedback rapido della corrente consente al controller di sopprimere rapidamente le perturbazioni causate dalle transitorietà del carico, mantenendo stabile la tensione della linea di bus.

Elevata immunità al rumore per l'accuratezza e affidabilità dei dati

L'SST stesso è una potente sorgente di interferenza elettromagnetica ad alta frequenza. I sensori di corrente tradizionali (ad esempio, sensori Hall) sono suscettibili a tale rumore, causando picchi di segnale che possono portare a malfunzionamenti del controllo o a dati di monitoraggio distorti. La tecnologia a flussometro, basata sui principi di saturazione del nucleo magnetico, sopprime intrinsecamente il rumore fuori banda. Può estrarre chiaramente i segnali di corrente fondamentali o specifici da ambienti elettromagnetici complessi, fornendo dati affidabili per i sistemi di monitoraggio dello stato e gestione della salute.

Inoltre, il design a bordo dei sensori a flussometro permette l'integrazione diretta sui PCB di controllo, riducendo il volume del sistema e ottimizzando la disposizione. Questo è ideale per l'obiettivo dell'SST di ottenere una densità di potenza elevata e miniaturizzazione.