플럭스게이트 센서의 SST: 정밀성 및 보호
SST는 무엇인가?
SST는 Solid-State Transformer의 약자로, Power Electronic Transformer (PET)라고도 알려져 있습니다. 전력 전송 관점에서 보면, 일반적인 SST는 일차측에서 10 kV AC 그리드에 연결되어 이차측에서 약 800 V DC를 출력합니다. 전력 변환 과정은 일반적으로 두 단계로 구성됩니다: AC-to-DC와 DC-to-DC (전압 낮춤). 출력이 개별 장비나 서버에 통합될 때는 800 V에서 48 V로 추가 단계의 전압 낮춤이 필요합니다.
SST는 전통적인 변압기의 기본 기능을 유지하면서 반응전력 보상, 고조파 저감, 양방향 전력 흐름 제어 등과 같은 고급 기능을 통합하고 있습니다. 주로 재생 에너지 그리드 통합, 전기 자동차 충전소, 컴퓨팅 센터(예: AIDC)와 같은 고전력 응용 분야에서 사용됩니다.
SST: 고전력 AIDC 시대의 최적 솔루션
SST는 세 번째 세대 고전압 DC 전력 분배 솔루션을 대표합니다.
첫 번째 세대 HVDC는 전통적인 전력 주파수 변압기 구조를 유지하며, 오직 무정전 전원 공급장치(UPS) 측만 업그레이드합니다.
두 번째 세대 솔루션, 예를 들어 파나마 전원 공급장치는 전력 주파수 변압기를 위상 이동 변압기로 교체하여 통합성을 개선합니다.
세 번째 세대 SST는 전력 주파수 변압기를 고주파 변압기로 교체하여 가장 높은 수준의 통합을 달성합니다.
SST의 핵심은 전통적인 변압기의 철심 및 감전 구조를 포기하고 IGBT와 SiC와 같은 반도체 소자를 사용하는 것입니다. SST는 다음과 같은 추가적인 장점을 제공합니다:
변환 효율(엔드 투 엔드 효율이 3%포인트 이상 향상됨),
건설 시간(전통적인 UPS 솔루션의 30%만 필요함),
면적(전통적인 UPS보다 50% 이상 줄음),
재생 에너지 통합(추가 변환 모듈 없이 직접 녹색 전력 공급).
이론적으로, 전압 및 전류 변환 횟수를 줄여 전력 손실을 최소화함으로써 SST는 고전력 데이터 센터의 전력 분배 문제를 정확히 해결합니다.
SST에서의 고정밀 플럭스게이트 온보드 전류 센서의 적용
정밀한 전류 감지로 전력 변환 및 제어
SST의 AC/DC 및 DC/DC 변환기는 고급 변조 알고리즘과 폐루프 제어에 의존합니다. 제어 정확도의 상한은 센서 정밀도에 의해 결정됩니다. 플럭스게이트 센서가 제공하는 거의 "절대 진실"에 가까운 전류 신호는 정확한 컨트롤러 계산(예: 보상 신호 생성, 유효 및 무효 전력 계산)의 기반을 형성합니다. 낮은 온도 드리프트 덕분에 이 정확도는 실험실 조건뿐만 아니라 전체 작동 온도 범위에서도 유지됩니다. SST 전력 모듈은 작동 중에 많은 열을 발생시키므로 환경 온도가 크게 변동합니다. 낮은 드리프트 특성은 시작부터 최대 부하까지 일관된 제어 참조를 보장하여 센서 드리프트로 인한 효율 저하 또는 제어 불안정을 방지합니다.
정확한 과전류 및 단락 보호
SST 내부의 전력 반도체 소자(예: SiC MOSFET)는 높은 스위칭 주파수로 작동하지만 과전류에 대한 허용 한계가 제한적입니다. 고장 전류는 마이크로초 안에 차단되어야 합니다. 플럭스게이트 센서의 빠른 응답은 고속 카메라처럼 작동하여 즉시 전류 스파이크를 포착하여 드라이브 및 보호 회로가 연쇄적인 장치 고장 방지를 위한 중요한 반응 시간을 제공합니다. 이는 안전성을 보장할 뿐만 아니라 시스템의 동적 성능을 향상시킵니다. 빠른 전류 피드백은 로드 트랜지언트로 인해 발생하는 교란을 컨트롤러가 빠르게 억제하여 버스 전압을 안정적으로 유지합니다.
강력한 노이즈 저항으로 데이터 정확성 및 신뢰성 확보
SST 자체는 강력한 고주파 전자자기 간섭의 원천입니다. 전통적인 전류 센서(예: 홀 효과 센서)는 이러한 노이즈에 취약하여 신호 스파이크가 발생하여 제어 오작동이나 왜곡된 모니터링 데이터를 초래할 수 있습니다. 플럭스게이트 기술은 자기 코어 포화 원리를 기반으로 하여 밴드 외 노이즈를 본질적으로 억제합니다. 복잡한 전자자기 환경에서 원하는 기본 또는 특정 밴드의 전류 신호를 명확하게 추출하여 상태 모니터링 및 건강 관리 시스템에 신뢰할 수 있는 데이터를 제공합니다.
또한, 플럭스게이트 센서의 온보드 설계는 제어 PCB에 직접 통합되므로 시스템 부피를 줄이고 레이아웃을 최적화합니다. 이는 SST가 고전력 밀도와 미니어처화를 추구하는 데 이상적입니다.
