Cảm biến Fluxgate trong SST: Độ chính xác & Bảo vệ

SST là gì?

SST viết tắt của Solid-State Transformer, còn được gọi là Power Electronic Transformer (PET). Từ góc độ truyền tải điện năng, một SST điển hình kết nối với lưới điện AC 10 kV ở phía sơ cấp và đầu ra khoảng 800 V DC ở phía thứ cấp. Quá trình chuyển đổi điện năng thường bao gồm hai giai đoạn: AC-to-DC và DC-to-DC (giảm áp). Khi đầu ra được sử dụng cho thiết bị cá nhân hoặc tích hợp vào máy chủ, cần thêm một giai đoạn giảm từ 800 V xuống 48 V.

SST giữ lại các chức năng cơ bản của biến áp truyền thống đồng thời tích hợp các khả năng tiên tiến như bù công suất phản kháng, giảm nhiễu hài, và điều khiển dòng điện hai chiều. Chúng được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng công suất cao như tích hợp lưới năng lượng tái tạo, trạm sạc xe điện, và trung tâm tính toán (ví dụ: AIDC).

SST: Giải pháp Tối ưu cho Thời đại AIDC Công suất Cao

SST đại diện cho giải pháp phân phối điện DC cao áp thế hệ thứ ba.

• Hệ thống DC cao áp thế hệ thứ nhất giữ nguyên cấu trúc biến áp tần số công nghiệp, chỉ nâng cấp phần nguồn điện không ngắt quãng (UPS).

• Giải pháp thế hệ thứ hai, như nguồn điện Panama, thay thế biến áp tần số công nghiệp bằng biến áp dịch pha, cải thiện sự tích hợp.

• SST thế hệ thứ ba thay thế biến áp tần số công nghiệp bằng biến áp tần số cao, đạt mức tích hợp cao nhất.

Tâm điểm của SST nằm ở việc bỏ đi cấu trúc lõi sắt và cuộn dây của biến áp truyền thống, thay vào đó sử dụng các thiết bị bán dẫn như IGBT và SiC. SST mang lại những lợi ích hơn nữa:

• Hiệu suất chuyển đổi (hiệu suất từ đầu đến cuối được cải thiện hơn 3 phần trăm),

• Thời gian xây dựng (chỉ 30% so với giải pháp UPS truyền thống),

• Dung tích (giảm hơn 50% so với UPS truyền thống),

• Tích hợp năng lượng tái tạo (cung cấp điện xanh trực tiếp mà không cần mô-đun chuyển đổi bổ sung).

Theo lý thuyết, bằng cách giảm số lần chuyển đổi điện áp và dòng điện, SST giảm thiểu tổn thất truyền tải điện, chính xác giải quyết các vấn đề đau đầu về phân phối điện trong các trung tâm dữ liệu công suất cao.

Ứng dụng Cảm biến Dòng Điện Trên Bảng Độ Chính Xác Cao Fluxgate trong SST

Đo Lường Dòng Điện Chính Xác cho Chuyển Đổi và Điều Khiển Điện Năng

Các bộ chuyển đổi AC/DC và DC/DC của SST dựa trên các thuật toán điều chế tiên tiến và điều khiển vòng kín. Giới hạn trên của độ chính xác điều khiển được xác định bởi độ chính xác của cảm biến. Tín hiệu dòng điện gần "tuyệt đối" do cảm biến fluxgate cung cấp tạo nền tảng cho các phép tính chính xác của bộ điều khiển (ví dụ: tạo tín hiệu bù, tính toán công suất có công và không công). Độ trôi thấp đảm bảo độ chính xác này được duy trì không chỉ trong điều kiện phòng thí nghiệm, mà còn trong toàn bộ phạm vi nhiệt độ hoạt động. Khi các mô-đun điện SST tạo ra nhiệt lớn trong quá trình hoạt động, nhiệt độ môi trường thay đổi đáng kể. Đặc tính ít trôi đảm bảo các tham chiếu điều khiển ổn định từ khi khởi động đến tải đầy, ngăn ngừa suy giảm hiệu suất hoặc mất ổn định do trôi cảm biến.

Bảo vệ Dòng Điện Quá Cứng và Hở mạch Chính Xác

Các thiết bị bán dẫn điện (ví dụ: SiC MOSFET) bên trong SST hoạt động ở tần số chuyển đổi cao nhưng có giới hạn chịu đựng dòng điện quá cứng. Dòng điện lỗi phải được cắt đứt trong vài micro giây. Phản hồi nhanh của cảm biến fluxgate hoạt động như một máy ảnh tốc độ cao, ngay lập tức chụp các đỉnh dòng điện, cung cấp thời gian phản ứng quan trọng cho mạch điều khiển và bảo vệ để ngăn chặn sự hỏng hóc lan truyền. Điều này không chỉ đảm bảo an toàn mà còn tăng cường hiệu suất động. Phản hồi dòng điện nhanh cho phép bộ điều khiển nhanh chóng ức chế nhiễu loạn do biến động tải, duy trì điện áp bus ổn định.

Kháng nhiễu mạnh để đảm bảo Độ Chính Xác và Tin cậy của Dữ liệu

SST tự thân là nguồn gây nhiễu điện từ tần số cao mạnh mẽ. Các cảm biến dòng điện truyền thống (ví dụ: cảm biến hiệu ứng Hall) dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu, dẫn đến tín hiệu nhọn gây lỗi điều khiển hoặc dữ liệu giám sát bị méo. Công nghệ fluxgate, dựa trên nguyên tắc bão hòa lõi từ, tự nhiên ức chế nhiễu ngoài dải. Nó có thể rõ ràng tách biệt tín hiệu dòng điện cơ bản hoặc cụ thể từ môi trường điện từ phức tạp, cung cấp dữ liệu tin cậy cho hệ thống giám sát tình trạng và quản lý sức khỏe.

Ngoài ra, thiết kế gắn bảng của cảm biến fluxgate cho phép tích hợp trực tiếp lên PCB điều khiển, giảm thể tích hệ thống và tối ưu hóa bố trí. Điều này rất phù hợp với mục tiêu của SST nhằm theo đuổi mật độ công suất cao và nhỏ gọn.