Czujniki fluxgate w SST: Precyzja i ochrona

Co to jest SST?

SST oznacza transformator półprzewodnikowy, znany również jako transformator elektroniczny (PET). Z perspektywy transmisji energii, typowy SST podłącza się do sieci przemiennego prądu 10 kV po stronie pierwotnej i wydaje około 800 V DC po stronie wtórnej. Proces przekształcania energii zazwyczaj obejmuje dwie etapy: AC-to-DC i DC-to-DC (obniżenie napięcia). Gdy wyjście jest używane dla indywidualnego sprzętu lub integracji w serwerach, wymagana jest dodatkowa etap obniżenia napięcia z 800 V do 48 V.

Transformatory SST zachowują podstawowe funkcje tradycyjnych transformatorów, jednocześnie integrując zaawansowane możliwości, takie jak kompensacja mocy biernej, eliminacja harmonicznych i sterowanie dwukierunkowym przepływem mocy. Są one głównie stosowane w aplikacjach wysokiej mocy, takich jak integracja sieci odnawialnych źródeł energii, stacje ładowania pojazdów elektrycznych oraz centra obliczeniowe (np. AIDC).

SST: Optymalne rozwiązanie dla ery wysokomocowych centrów danych AIDC

SST reprezentuje trzecią generację rozwiązań dystrybucji wysokiego napięcia DC.

• Pierwsza generacja HVDC zachowuje strukturę tradycyjnego transformatora częstotliwości sieciowej, modernizując jedynie stronę UPS (Uninterruptible Power Supply).

• Rozwiązania drugiej generacji, takie jak zasilacz Panama, zastępują transformator częstotliwości sieciowej transformatorem przesuwającym fazę, poprawiając integrację.

• Trzecia generacja SST zastępuje transformator częstotliwości sieciowej transformatorem wysokiej częstotliwości, osiągając najwyższy poziom integracji.

Klucz SST polega na porzuceniu struktury rdzenia żelaznego i cewki tradycyjnych transformatorów, zamiast tego korzystając z urządzeń półprzewodnikowych, takich jak IGBT i SiC. SST oferuje dalsze zalety w:

• Efektywności przekształcania (poprawa efektywności końcowej o ponad 3 punkty procentowe),

• Czasie budowy (tylko 30% czasu konstrukcyjnego tradycyjnych rozwiązań UPS),

• Zajmowanej przestrzeni (zmniejszenie o ponad 50% w porównaniu do tradycyjnych systemów UPS),

• Integracji odnawialnych źródeł energii (bezpośrednie zasilenie zielonym prądem bez dodatkowych modułów przekształcania).

Teoretycznie, poprzez zmniejszenie liczby konwersji napięcia i prądu, SST minimalizuje straty w transmisji energii, dokładnie rozwiązując problemy dystrybucji energii w wysokomocowych centrach danych.

Zastosowanie precyzyjnych czujników prądowych fluxgate montowanych na płytach w SST

Precyzyjne pomiar prądu dla przekształcania i sterowania energią

Konwertery AC/DC i DC/DC SST opierają się na zaawansowanych algorytmach modulacji i zamkniętej pętli sterowania. Górna granica dokładności sterowania jest określona przez precyzję czujników. Bliski „absolutnej prawdy” sygnał prądu dostarczany przez czujniki fluxgate tworzy podstawę dla dokładnych obliczeń kontrolera (np. generowanie sygnałów kompensacyjnych, obliczanie mocy czynnej i biernej). Niska dryfa temperatury zapewnia, że ta precyzja jest utrzymywana nie tylko w warunkach laboratoryjnych, ale także w całym zakresie temperatur roboczych. Ponieważ moduły mocy SST generują znaczące ciepło podczas pracy, temperatura środowiska ulega drastycznym wahaniom. Cecha niskiej dryfy gwarantuje spójne odniesienia sterujące od uruchomienia do pełnego obciążenia, zapobiegając degradacji efektywności lub niestabilności sterowania spowodowanej dryfą czujnika.

Dokładna ochrona przeciw nadmiernemu prądowi i przepięciom

Urządzenia półprzewodnikowe (np. SiC MOSFET) w SST działają na wysokich częstotliwościach przełączania, ale mają ograniczoną tolerancję na nadmierny prąd. Prądy awaryjne muszą być przerwane w mikrosekundach. Szybka odpowiedź czujników fluxgate działa jak szybka kamera, natychmiast uchwyt prądów szczytowych, zapewniając kluczowy czas reakcji dla obwodów napędowych i ochronnych, aby zapobiec kolejnym awariom urządzeń. To nie tylko zapewnia bezpieczeństwo, ale również wzmacnia dynamiczną wydajność systemu. Szybka informacja zwrotna o prądzie umożliwia kontrolerowi szybkie tłumienie zakłóceń spowodowanych przelotnymi obciążeniami, utrzymując stabilne napięcie linii.

Wysoka odporność na zakłócenia dla dokładności i niezawodności danych

SST sam w sobie jest potężnym źródłem wysokoczęstotliwościowego zakłócenia elektromagnetycznego. Tradycyjne czujniki prądowe (np. czujniki efektu Halla) są wrażliwe na takie zakłócenia, co prowadzi do skoków sygnału, które mogą powodować błędy sterowania lub zniekształcone dane monitorowania. Technologia fluxgate, oparta na zasadach nasycenia rdzenia magnetycznego, z natury tłumi zakłócenia poza pasmem. Może ona jasno ekstrahować pożądane podstawowe lub specyficzne pasmo sygnałów prądowych z złożonych środowisk elektromagnetycznych, dostarczając niezawodne dane dla systemów monitorowania stanu i zarządzania kondycją.

Dodatkowo, montaż czujników fluxgate bezpośrednio na płytach sterujących pozwala na redukcję objętości systemu i optymalizację układu. Jest to idealne dla SST w dążeniu do wysokiej gęstości mocy i miniaturyzacji.