Sensores Fluxgate no SST: Precisão e Proteção

O que é SST?

SST significa Transformador de Estado Sólido, também conhecido como Transformador Eletrônico de Potência (PET). Do ponto de vista da transmissão de energia, um SST típico se conecta a uma rede AC de 10 kV no lado primário e gera aproximadamente 800 V DC no lado secundário. O processo de conversão de energia geralmente envolve duas etapas: CA-CC e CC-CC (redução). Quando a saída é usada para equipamentos individuais ou integrada a servidores, é necessária uma etapa adicional para reduzir de 800 V para 48 V.

Os SSTs mantêm as funções básicas dos transformadores tradicionais, integrando capacidades avançadas, como compensação de potência reativa, atenuação de harmônicos e controle de fluxo de potência bidirecional. Eles são principalmente utilizados em aplicações de alta potência, como integração de energia renovável na rede, estações de recarga de veículos elétricos e centros de computação (por exemplo, AIDC).

SST: A Solução Ótima para a Era de Alta Potência do AIDC

O SST representa a terceira geração de soluções de distribuição de energia DC de alta tensão.

• A primeira geração de HVDC mantém a estrutura convencional do transformador de frequência de linha, atualizando apenas o lado do Sistema de Alimentação Ininterrupta (UPS).

• As soluções da segunda geração, como a fonte de alimentação Panama, substituem o transformador de frequência de linha por um transformador de deslocamento de fase, melhorando a integração.

• A terceira geração SST substitui o transformador de frequência de linha por um transformador de alta frequência, alcançando o mais alto nível de integração.

O núcleo do SST está em abandonar a estrutura de núcleo de ferro e enrolamento dos transformadores tradicionais, usando em vez disso dispositivos semicondutores, como IGBTs e SiC. O SST oferece vantagens adicionais em:

• Eficiência de conversão (eficiência de ponta a ponta melhorada em mais de 3 pontos percentuais),

• Tempo de construção (apenas 30% das soluções UPS tradicionais),

• Pegada (reduzida em mais de 50% em comparação com UPS tradicionais),

• Integração de energia renovável (fornecimento direto de energia verde sem módulos de conversão adicionais).

Teoricamente, ao reduzir o número de conversões de tensão e corrente, o SST minimiza as perdas de transmissão de energia, abordando precisamente os pontos críticos da distribuição de energia em centros de dados de alta potência.

Aplicação de Sensores de Corrente de Fluxgate de Alta Precisão On-Board em SST

Detecção Precisa de Corrente para Conversão e Controle de Energia

Os conversores CA/CC e CC/CC do SST dependem de algoritmos de modulação avançados e controle em malha fechada. O limite superior da precisão de controle é determinado pela precisão do sensor. O sinal de corrente quase "verdade absoluta" fornecido pelos sensores de fluxgate forma a base para cálculos precisos do controlador (por exemplo, gerar sinais de compensação, calcular potência ativa e reativa). O baixo derivação térmica garante que essa precisão seja mantida não apenas em condições de laboratório, mas em toda a faixa de temperatura operacional. Como os módulos de potência do SST geram calor significativo durante a operação, as temperaturas ambientais flutuam dramaticamente. A característica de baixa derivação garante referências de controle consistentes desde a inicialização até a carga total, evitando a degradação da eficiência ou instabilidade de controle devido à deriva do sensor.

Proteção Precisa contra Sobrecorrente e Curto-Circuito

Os dispositivos semicondutores de potência (por exemplo, MOSFETs de SiC) dentro dos SSTs operam em altas frequências de comutação, mas têm tolerância limitada à sobrecorrente. As correntes de falha devem ser interrompidas em microssegundos. A resposta rápida dos sensores de fluxgate age como uma câmera de alta velocidade, capturando instantaneamente picos de corrente, fornecendo tempo crítico de reação para circuitos de acionamento e proteção, prevenindo falhas em cascata de dispositivos. Isso não apenas garante a segurança, mas também melhora o desempenho dinâmico do sistema. O feedback rápido de corrente permite que o controlador suprima rapidamente perturbações causadas por transientes de carga, mantendo a tensão da barramento estável.

Imunidade Forte a Ruído para Precisão e Confiabilidade de Dados

O SST em si é uma fonte poderosa de interferência eletromagnética de alta frequência. Os sensores de corrente tradicionais (por exemplo, sensores de efeito Hall) são suscetíveis a esse ruído, resultando em picos de sinal que podem causar malfuncionamentos de controle ou dados de monitoramento distorcidos. A tecnologia de fluxgate, baseada em princípios de saturação do núcleo magnético, inerentemente suprime ruídos fora da banda. Ela pode extrair claramente os sinais de corrente fundamentais ou específicos de banda de ambientes eletromagnéticos complexos, fornecendo dados confiáveis para sistemas de monitoramento de condições e gestão de saúde.

Além disso, o design on-board dos sensores de fluxgate permite a integração direta nas PCBs de controle, reduzindo o volume do sistema e otimizando o layout. Isso é ideal para a busca do SST por alta densidade de potência e miniaturização.