Fluxgate Sensoren in SST: Precisie & Bescherming

Wat is SST?

SST staat voor Solid-State Transformer, ook bekend als Power Electronic Transformer (PET). Vanuit het perspectief van elektriciteitsvervoer verbindt een typische SST zich aan een 10 kV AC-netwerk aan de primaire zijde en levert ongeveer 800 V DC uit aan de secundaire zijde. Het proces van energieomzetting omvat meestal twee fasen: AC-naar-DC en DC-naar-DC (stap-af). Wanneer de uitvoer wordt gebruikt voor individuele apparatuur of geïntegreerd in servers, is een extra fase nodig om van 800 V naar 48 V te stappen.

SST's behouden de basisfuncties van traditionele transformatoren, terwijl ze geavanceerde mogelijkheden integreren zoals reactieve vermogenscompensatie, harmonische beperking en bidirectionele stroomstuur. Ze worden voornamelijk gebruikt in toepassingen met hoog vermogen zoals de integratie van hernieuwbare energie in het netwerk, laadstations voor elektrische voertuigen en rekencentra (bijv. AIDC).

SST: De Optimaal Oplossing voor het Tijdperk van Hoogvermogens-AIDC

SST vertegenwoordigt de derde generatie oplossing voor hoogspannings DC-verdeling.

• De eerste generatie HVDC behoudt de conventionele structuur van een netfrequentietransformator, waarbij alleen de zijde van de Ononderbroken Stromaandvoer (UPS) wordt bijgewerkt.

• Oplossingen van de tweede generatie, zoals de Panama-stroomvoorziening, vervangen de netfrequentietransformator door een faseverschuivende transformator, waardoor de integratie verbeterd wordt.

• SST van de derde generatie vervangt de netfrequentietransformator door een hoogfrequentietransformator, wat het hoogste niveau van integratie bereikt.

Het kernaspect van SST ligt in het afzweren van de ijzerkern- en spoelstructuur van traditionele transformatoren, en in plaats daarvan gebruik maken van halfgeleiderapparatuur zoals IGBT's en SiC. SST biedt bovendien voordelen in:

• Omzetrendement (eind-tot-eind-efficiëntie verbeterd met meer dan 3 procentpunten),

• Bouwtijd (slechts 30% van traditionele UPS-oplossingen),

• Voetafdruk (met meer dan 50% gereduceerd ten opzichte van traditionele UPS),

• Integratie van hernieuwbare energie (rechtstreekse groene stroomvoorziening zonder extra conversiemodules).

Theoretisch gezien minimaliseert SST door het aantal spannings- en stroomconversies te verminderen, de energieverlies tijdens het overbrengen van stroom, waarmee precies de pijnpunten van stroomverdeling in datacenters met hoog vermogen worden aangepakt.

Toepassing van Hoognauwkeurige Fluxgate Onboard Stroom Sensoren in SST

Nauwkeurige Stroomdetectie voor Energieomzetting en -regeling

SST's AC/DC en DC/DC-omzetters vertrouwen op geavanceerde modulatiealgoritmen en gesloten lusregeling. De bovengrens van de regelingsnauwkeurigheid wordt bepaald door de sensorprecisie. Het bijna "absoluut waarheidsgetrouwe" stroomsignaal dat fluxgate-sensoren leveren, vormt de basis voor nauwkeurige berekeningen van de regelaar (bijv. het genereren van compensatiesignalen, het berekenen van actief en reactief vermogen). Een lage temperatuurafwijking zorgt ervoor dat deze precisie niet alleen onder laboratoriumomstandigheden, maar over het volledige werktemperatuurbereik wordt gehandhaafd. Omdat SST-krachtmodules tijdens het gebruik aanzienlijke warmte genereren, fluctueren de omgevingstemperaturen sterk. De eigenschap van lage afwijking zorgt ervoor dat constante regelreferenties van start tot volle belasting worden gegarandeerd, waardoor efficiëntieverlies of instabiliteit in de regeling door sensordrift wordt voorkomen.

Nauwkeurige Overstroom- en Kortsluitingbeveiliging

Kracht-halfgeleiderapparatuur (bijv. SiC MOSFET's) binnen SST's werkt op hoge schakelfrequenties, maar heeft een beperkte tolerantie voor overstroom. Foutstromen moeten binnen microseconden worden onderbroken. De snelle respons van fluxgate-sensoren werkt als een high-speed camera, die direct stroompieken vastlegt, waardoor kritieke reactietijd wordt geboden voor besturing- en beschermingsschakelingen om opeenvolgende apparaatfouten te voorkomen. Dit zorgt niet alleen voor veiligheid, maar verhoogt ook de dynamische prestaties van het systeem. Snelle stroomfeedback stelt de regelaar in staat om storingen veroorzaakt door lasttransiënten snel te onderdrukken, waardoor een stabiele busspanning wordt onderhouden.

Sterke Immunititeit tegen Stoorsignalen voor Data-accurate en Betrouwbaarheid

SST zelf is een krachtige bron van hoogfrequente elektromagnetische interferentie. Traditionele stroomsensoren (bijv. Hall-effect sensoren) zijn gevoelig voor dergelijke ruis, wat kan leiden tot signaalspijkers die controlefouten of vervormde monitoringdata veroorzaken. Fluxgate-technologie, gebaseerd op magnetische kernverzadigingsprincipes, onderdrukt inherent out-of-band ruis. Het kan de gewenste fundamentele of specifieke band stroomsignalen duidelijk extraheren uit complexe elektromagnetische omgevingen, waardoor betrouwbare gegevens worden geleverd voor conditiemonitoring en gezondheidsmanagementsystemen.

Bovendien stelt de onboardontwerp van fluxgate-sensoren directe integratie op controle-PCB's toe, waardoor het systeemvolume wordt gereduceerd en de indeling wordt geoptimaliseerd. Dit is ideaal voor de streven van SST naar hoge krachtdichtheid en miniaturisering.