ভোল্টেজ স্তর বাড়ানো কেন কঠিন?
সলিড-স্টেট ট্রান্সফরমার (SST), যা পাওয়ার ইলেকট্রনিক ট্রান্সফরমার (PET) হিসাবেও পরিচিত, এর প্রযুক্তিগত পরিপক্কতা এবং প্রয়োগের দৃশ্যগুলির জন্য ভোল্টেজ স্তরকে একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক হিসাবে ব্যবহার করে। বর্তমানে, SST-এর মধ্যম-ভোল্টেজ ডিস্ট্রিবিউশন পাশে 10 kV এবং 35 kV ভোল্টেজ স্তরে পৌঁছেছে, অন্যদিকে উচ্চ-ভোল্টেজ ট্রান্সমিশন পাশে এখনও ল্যাবরেটরি গবেষণা এবং প্রোটোটাইপ যাচাই পর্যায়ে রয়েছে। নিম্নলিখিত টেবিলটি বিভিন্ন প্রয়োগের দৃশ্যগুলির বর্তমান ভোল্টেজ স্তরের অবস্থাকে স্পষ্টভাবে দেখায়:
| প্রয়োগের দৃশ্য | ভোল্টেজ স্তর | প্রযুক্তিগত অবস্থা | নোট এবং কেস |
| ডাটা সেন্টার / বিল্ডিং | 10kV | বাণিজ্যিক প্রয়োগ | অনেক পরিপক্ক পণ্য রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, CGIC "ইস্ট ডিজিটাল অ্যান্ড ওয়েস্ট ক্যালকুলেশন" গুই'আন ডাটা সেন্টারের জন্য 10kV/2.4MW SST প্রদান করেছে। |
| ডিস্ট্রিবিউশন নেটওয়ার্ক / পার্ক - স্তরের প্রদর্শন | 10kV - 35kV | প্রদর্শনী প্রকল্প | কিছু অগ্রণী প্রতিষ্ঠান 35kV প্রোটোটাইপ চালু করেছে এবং গ্রিড-সংযুক্ত প্রদর্শন করেছে, যা পর্যন্ত প্রকৌশল প্রয়োগের জন্য সর্বোচ্চ ভোল্টেজ স্তর। |
| পাওয়ার সিস্টেমের ট্রান্সমিশন পাশ | > 110kV | ল্যাবরেটরি প্রিন্সিপাল প্রোটোটাইপ | বিশ্ববিদ্যালয় এবং গবেষণা প্রতিষ্ঠান (যেমন ট্সিংহুয়া বিশ্ববিদ্যালয়, গ্লোবাল এনার্জি ইন্টারনেট রিসার্চ ইনস্টিটিউট) 110kV এবং তার বেশি ভোল্টেজ স্তরের প্রোটোটাইপ তৈরি করেছে, কিন্তু এখনও কোনও বাণিজ্যিক প্রকল্প পাওয়া যায়নি। |
1. ভোল্টেজ স্তর বাড়ানো কেন কঠিন?
একটি সলিড-স্টেট ট্রান্সফরমার (SST) এর ভোল্টেজ স্তর সাধারণ কম্পোনেন্ট স্ট্যাকিং দ্বারা সহজে বাড়ানো যায় না; এটি এক সিরিজ মৌলিক প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ দ্বারা সীমাবদ্ধ:
1.1 পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসের ভোল্টেজ সহ্য সীমা
এটি মূল বোতলনাল। বর্তমানে, প্রধান স্ট্রিম SST-এর সিলিকন-ভিত্তিক IGBT বা আরও উন্নত সিলিকন কার্বাইড (SiC) MOSFET ব্যবহার করে।
একটি একক SiC ডিভাইসের ভোল্টেজ রেটিং সাধারণত 10 kV থেকে 15 kV পর্যন্ত। উচ্চতর সিস্টেম ভোল্টেজ (উদাহরণস্বরূপ, 35 kV) হান্ডেল করার জন্য একাধিক ডিভাইস সিরিজ করে যুক্ত করা প্রয়োজন। তবে, সিরিজ করে যুক্ত করা "ভোল্টেজ ব্যালেন্সিং সমস্যা" প্রবর্তন করে, যেখানে ডিভাইসের মধ্যে এমনকি ক্ষুদ্র পার্থক্যও ভোল্টেজ অবিচার এবং মডিউল ফেলার কারণ হতে পারে।
1.2 উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ট্রান্সফরমার ইনসুলেশন প্রযুক্তির চ্যালেঞ্জ
SST-এর মূল সুবিধা হল উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অপারেশন দ্বারা আকার কমানো। তবে, উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে, ইনসুলেশন মেটেরিয়াল এবং ইলেকট্রিক ফিল্ড বিতরণ অত্যন্ত জটিল হয়ে যায়। ভোল্টেজ স্তর যত বেশি, ইনসুলেশন ডিজাইন, নির্মাণ প্রক্রিয়া এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ট্রান্সফরমারের থার্মাল ম্যানেজমেন্টের জন্য আরও কঠোর প্রয়োজনীয়তা হয়। সীমিত স্পেসে দশ কিলোভোল্ট স্তরের উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ইনসুলেশন অর্জন করা মেটেরিয়াল এবং ডিজাইনের জন্য একটি বড় চ্যালেঞ্জ।
1.3 সিস্টেম টপোলজি এবং নিয়ন্ত্রণের জটিলতা
উচ্চ ভোল্টেজ হান্ডেল করার জন্য, SST-এর সাধারণত ক্যাস্কেড মডিউলার টপোলজি (উদাহরণস্বরূপ, MMC—Modular Multilevel Converter) ব্যবহার করে। ভোল্টেজ স্তর যত বেশি, তত বেশি সাব-মডিউল প্রয়োজন, যা একটি অত্যন্ত জটিল সিস্টেম স্ট্রাকচার তৈরি করে। নিয়ন্ত্রণের কঠিনতা ঘাতের সাথে বাড়ে, এবং খরচ এবং ফেল হার উভয়ই বেড়ে যায়।
2. ভবিষ্যতের দৃষ্টিভঙ্গি
সিগনিফিক্যান্ট চ্যালেঞ্জ সত্ত্বেও, প্রযুক্তিগত ব্রেকথ্রু অব্যাহত রয়েছে:
ডিভাইস উন্নতি: উচ্চ-ভোল্টেজ রেটিংযুক্ত SiC এবং গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN) ডিভাইস উন্নয়ন করা হচ্ছে এবং এগুলি উচ্চ-ভোল্টেজ SST অর্জনের জন্য ভিত্তি গঠন করছে।
টপোলজি উদ্ভাবন: নতুন সার্কিট টপোলজি, যেমন হাইব্রিড পদ্ধতি (সাধারণ ট্রান্সফরমার এবং পাওয়ার ইলেকট্রনিক কনভার্টার এর সমন্বয়), উচ্চ-ভোল্টেজ প্রয়োগে দ্রুত ব্রেকথ্রুর জন্য একটি সম্ভাব্য পথ বিবেচিত হচ্ছে।
স্ট্যান্ডার্ডাইজেশন: IEEE এর মতো সংস্থাগুলি SST-সম্পর্কিত স্ট্যান্ডার্ড প্রতিষ্ঠা শুরু করায়, এটি স্ট্যান্ডার্ডাইজড ডিজাইন এবং টেস্টিং প্রচার করবে, যা প্রযুক্তিগত পরিপক্কতা ত্বরান্বিত করবে।
3. সারাংশ
বর্তমানে, 10 kV SST-এর বাণিজ্যিক প্রয়োগে প্রবেশ করেছে, এবং 35 kV স্তর প্রদর্শনী প্রকল্পের সর্বোচ্চ স্তর, অন্যদিকে 110 kV এবং তার বেশি ভোল্টেজ স্তর এখনও প্রগতিশীল প্রযুক্তিগত গবেষণার মধ্যে রয়েছে। সলিড-স্টেট ট্রান্সফরমার ভোল্টেজ স্তরের উন্নতি একটি ধীর প্রক্রিয়া যা পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর, মেটেরিয়াল সায়েন্স, নিয়ন্ত্রণ তত্ত্ব এবং থার্মাল ম্যানেজমেন্ট প্রযুক্তিগুলির সমন্বিত অগ্রগতির উপর নির্ভর করে।
