Kial estas malfacile pligrandigi la voltannivelon?

La solida transformilo (SST), ankaŭ konata kiel potenco-elektronika transformilo (PET), uzas la nivelon de la tensio kiel klavindikilon de sia teknologia maturo kaj aplikeblaj scenaroj. Aktuale, SST-eroj atingis tensio-nivelojn de 10 kV kaj 35 kV en la mezvola distribua flanko, dum en la alta-vola transmetu-flanko ili restas en la stadio de laboratoria esploro kaj prototipa validigo. La suba tabelo klare ilustras la aktuan staton de tensio-niveloj en diversaj aplikeblaj scenaroj:

1. Kial estas malfacile pligrandigi la tensio-nivelo?
La tensio-nivelo de solida transformilo (SST) ne povas esti simple pligrandigita per akumado de komponentoj; ĝi estas limigita per serio de fundamentaj teknikaj defioj:

1.1 Tensio-resisteco de potenco-semikonduktaj aparatoj

• Ĉi tio estas la kernecesaĵo. Aktuale, mainstreamaj SST-eroj uzas silicio-bazajn IGBT-ojn aŭ pli progresintajn karbon-silicon (SiC) MOSFET-ojn.

• La tensio-kvalifiko de ununura SiC-aparato tipike estas ĉirkaŭ 10 kV al 15 kV. Por trakti pli altajn sistemo-tensionojn (ekz., 35 kV), pluraj aparatoj devas esti konektitaj en serie. Tamen, seria konekto enkondukas kompleksajn "tensio-equilibrajn problemojn," kie eĉ malgrandaj diferencoj inter aparatoj povas konduki al tensio-desequilibro kaj rezultigi modulan fiaskon.

1.2 Defioj en alta-frekvenca transformila izolteknologio

La kerneta avantaĝo de SST-eroj kuŝas en granda reduktado per alta-frekvenca operacio. Tamen, sub alta frekvenco, la efektivajo de izolmaterialoj kaj elektra kampa distribuo iĝas ekstreme kompleksa. La pli alta la tensio-nivelo, la pli strebaj la postuloj por izoldizo, fabrikadproceso kaj termo-administro de la alta-frekvenca transformilo. Atingo de dekiloj da V-nivela alta-frekvenca izolo en limigita spaco prezentas signifan defion en materialoj kaj dizajno.

1.3 Komplekseco de sistemo-topologio kaj kontrolado

Por trakti altajn tensionojn, SST-eroj tipike adoptas kaskadajn modulajn topologiojn (ekz., MMC—Modula Multnivel-Konvertilo). La pli alta la tensio-nivelo, la pli granda la nombro de submoduloj bezonata, kondukante al ekstreme kompleksa sistemo-strukturo. Kontrola malfacileco pligrandigas eksponente, kaj ambaŭ kostoj kaj fiaskratio pligrandigas konsekvence.

2. Futura Perspektivo
Malgraŭ la signifaj defioj, teknologiaj pritransiroj daŭre okazas:

• Progreso de aparatoj: Pli alta-vola SiC kaj galium-nitrido (GaN) aparatoj estas en disvolvo kaj reprezentas la fundamenton por atingi pli altajn tensio-nivelojn de SST-eroj.

• Innovacio de topologio: Novaj cirkvit-topologioj, kiel hibridaj proponoj (kombinado de konvenciaj transformiloj kun potenco-elektronikaj konvertiloj), estas konsiderataj kiel viable vojo por rapide atingi alta-vola apliko.

• Standardigo: Kiel organizoj kiel IEEE komencas starigi SST-rilatajn standardojn, ĉi tio promovos normigitan dizajnon kaj testadon, akceligante teknikan maturon.

3. Konkludo
Aktuale, 10 kV SST-eroj eniris komercan aplikon, kaj la 35 kV-nivelo reprezentas la plej altan atingitan en monstra projekto, dum tensio-niveloj de 110 kV kaj pli supre restas en la areo de progresinta teknika esploro. La progreso de solida transformila tensio-nivelo estas graduala procezo, dependanta de koordinata progreso en potenco-semikonduktado, materialscienco, kontrolla teorio kaj termo-administra teknologio.