SSTにおけるフラックスゲートセンサー：精度と保護

SSTとは何か

SSTはSolid-State Transformerの略で、Power Electronic Transformer (PET)とも呼ばれます。電力伝送の観点から見ると、一般的なSSTは一次側で10 kV ACグリッドに接続し、二次側で約800 V DCを出力します。電力変換プロセスは通常、AC-DCとDC-DC（降圧）の2段階で行われます。出力を個別の機器やサーバーに使用する場合、800 Vから48 Vへの追加の降圧ステージが必要です。

SSTは従来のトランスフォーマーの基本機能を保持しながら、無効電力補償、高調波低減、双方向電力フロー制御などの高度な機能を統合しています。主に再生可能エネルギーのグリッド連携、EV充電ステーション、計算センター（例：AIDC）などの高電力アプリケーションで使用されます。

SST：高電力AIDC時代の最適なソリューション

SSTは第3世代の高電圧直流配電ソリューションを表しています。

• 第1世代HVDCは従来の電力周波数トランスフォーマー構造を維持し、UPS側のみをアップグレードしています。

• 第2世代ソリューション、例えばパナマ電源は、電力周波数トランスフォーマーを位相シフトトランスフォーマーに置き換え、統合性を向上させています。

• 第3世代SSTは、電力周波数トランスフォーマーを高周波トランスフォーマーに置き換え、最高レベルの統合を達成しています。

SSTの核心は、従来のトランスフォーマーの鉄心と巻線構造を放棄し、IGBTやSiCなどの半導体デバイスを使用することにあります。SSTは以下の利点を提供します：

• 変換効率（エンドツーエンドの効率が3ポイント以上向上）

• 建設時間（従来のUPSソリューションの30%）

• 占有面積（従来のUPSと比較して50%以上減少）

• 再生可能エネルギーの統合（追加の変換モジュールなしで直接緑色電力供給）

理論的には、電圧および電流の変換回数を減らすことにより、SSTは電力伝送損失を最小限に抑えることができ、高電力データセンタでの電力配分の課題を正確に対処します。

SSTにおける高精度フラックスゲートオンボード電流センサーの応用

電力変換と制御のための正確な電流検出

SSTのAC/DCおよびDC/DCコンバータは、高度な変調アルゴリズムとクローズドループ制御に依存しています。制御精度の上限はセンサーの精度によって決まります。フラックスゲートセンサーによって提供される近似「絶対真実」の電流信号は、正確なコントローラ計算（補償信号の生成、有効電力と無効電力の計算など）の基礎となります。低温漂移特性により、この精度はラボ条件下だけでなく、全動作温度範囲においても維持されます。SSTの電力モジュールは動作中に大量の熱を発生させるため、環境温度は大きく変動します。低温漂移特性は、起動からフル負荷まで一貫した制御基準を確保し、センサーの漂移による効率低下や制御不安定を防ぎます。

正確な過電流およびショートサーキット保護

SST内の電力半導体デバイス（例：SiC MOSFET）は高いスイッチング周波数で動作しますが、過電流に対する耐性は限定的です。故障電流はマイクロ秒単位で遮断する必要があります。フラックスゲートセンサーの高速応答は高速カメラのように、電流スパイクを瞬時にキャプチャし、ドライブおよび保護回路が連鎖的なデバイス故障を防ぐための重要な反応時間を提供します。これにより安全性が確保されると同時に、システムの動的性能も向上します。高速電流フィードバックにより、コントローラは負荷変動による攪乱を迅速に抑制し、バス電圧を安定させることができます。

強力なノイズ耐性によるデータの正確性と信頼性

SST自体は強力な高周波電磁干渉源です。従来の電流センサー（例：ホール効果センサー）はこのようなノイズに対して脆弱であり、信号スパイクが制御不具合や監視データの歪曲を引き起こす可能性があります。フラックスゲート技術は磁気コア飽和原理に基づいており、帯域外ノイズを本質的に抑制します。複雑な電磁環境から目的の基本または特定バンドの電流信号を明確に抽出し、状態監視および健康管理システムに信頼性のあるデータを提供します。

また、フラックスゲートセンサーのオンボード設計により、制御PCB上に直接統合でき、システム体積を削減しレイアウトを最適化することができます。これはSSTが追求する高電力密度と小型化に理想的です。