Zergatik da oso zail tensionaren maila handitzeko?
Erregeko transformatorra (SST), elektronikoki kontrolatutako transformatorra (PET) ere deitua, teknologia madura eta aplikazio eskualdeak aztertzeko erabiltzen du tensio-maila garrantzitsuen indikadore gisa. Une honetan, SSTek 10 kV eta 35 kV mailara iritsi dira erdibertsio bertsioaren aldetik, baina altu-bertsioaren aldetik oraindik laborategiko ikerketa eta prototipoen balidazio estatuan daude. Taula hau erakusten du uneko egoera tensio-maila desberdinetan:
| Aplikazio Eskualdea | Tensio Maila | Teknologia Egoera | Oharrak eta Kasuak |
| Datuen Zentroa / Eraikina | 10kV | Komertzialki Erabilgarria | Askok produktu oso maturak dituzte. Adibidez, CGIC-k "East Digital and West Calculation" Gui'an Datuen Zentrorako 10kV/2.4MW SST bat eman du. |
| Bertsio Erakuskorra / Parkea | 10kV - 35kV | Erakuskorra | Zenbait enpresa aitzindariek 35kV prototiporik eta sarea konexio-erakuskorrak egin dituzte, orain arte ezagutako inegineko aplikazio handiena. |
| Energia Sistemaren Altu-Bertsio Aldea | > 110kV | Laborategiko Oinarrizko Prototipoa | Unibertsitateak eta ikerketa institutuak (Tsinghua Unibertsitatea, Global Energy Internet Research Institute) 110kV edo gehiago duten prototipoak garatu dituzte, baina ez dago komertzialki aurkitu proiekturik oraindik. |
1. Zergatik zaitezkeena da tensio-maila handitzeko?
Erregeko transformator baten (SST) tensio-maila ezin da sinpleki osagaiak bilduta handitu; teknika osoen arazoak mugatzen ditu:
1.1 Indar elektrikoaren erresistentzia-muga
Hau da nukleoa. Une honetan, SST arrunta silizio oinarriko IGBT edo aurreratuen silizio karburo (SiC) MOSFET erabiltzen ditu.
SiC gailu bakarraren tensio-balioa tipikoki 10 kVtik 15 kVra doala. Aldaketarako sisteman tensio-altuagoa (adb. 35 kV) kudeatzeko, anitz gailuak seriean lotu behar dira. Baina, serieko lotura "tensio orekatze-arazoen" konplexutasuna erakusten du, non gailuen arteko aldaketak txikiak ere moduluaren hutsegiteari eramango dizkigute.
1.2 Altu-frekuentziako transformator isolamendu teknologiaren arazoak
SSTen avantza nagusia altu-frekuentziarekin tamaina gutxiagoko izatea da. Baina, frekuentzia altuan, isolamendu materialen eta elektriko eremuaren banaketa oso konplexuak bihurtzen dira. Tensio-maila altuagoa, isolamendu diseinuaren, fabrikazio-prozesuaren eta altu-frekuentziako transformatorren termiko kudeaketaren eskakizunak zailtasun handiagoak adierazten ditu. Espazio mugatuan lortzea zenbait kV-mailako altu-frekuentziako isolamendua erronka handia da materialen eta diseinuaren aldetik.
1.3 Sistema topologian eta kontrolean konplexutasuna
Tensio-altuak kudeatzeko, SSTek modularra topologia (adb. MMC - Modular Multilevel Converter) erabiltzen dituzte. Tensio-maila altuagoa, sub-modulu kopuru handiagoa beharrezkoa da, sistema egitura oso konplexu bat sortuz. Kontrol zailtasuna esponentzialki igotzen da, kostuak eta hutsegite-tasa guztiz.
2. Aurrekontua
Arazo handiak aurretik, teknologia abantaila jarraitzen ari dira:
Gailuaren aurrerapena: tensio-altuagoen SiC eta nitruro galonio (GaN) gailuak garatzen ari dira eta tensio-altuagoen SST lortzeko oinarria dira.
Topologia berriak: zirkuito topologia berriak, hala nola ibilbide konbinatua (transformator tradizionalak eta elektroniko-indar konbertsorekin), aukera zuzena dira altu-tensioaren aplikazioetan.
Estandarizazioa: IEEE bezalako organismoek hasi dute SST-ekin lotutako estandarizazioa, hau diseinu eta proba estandarizatua sustatuko du, teknologia madura azeleratuz.
3. Amaitzea
Une honetan, 10 kV SSTek komertzialki erabilgarri daude, eta 35 kV maila erakuskorrak lortutako maila altuena da, baina 110 kV edo gainontzeko tensio-mailak teknologia ikuspegiaren aldetik dagozkie. Erregeko transformatorrak tensio-maila aurrerapena prozesu bertan-bertan dago, indar elektronikoko, material zientifikoei, kontrol teoria eta termiko kudeaketaren teknologia-ren progresua eskaintzen duelako.
