ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು ಎಂದರೆ ಏಕೆ ಕಷ್ಟವಾಗಿರುತ್ತದೆ?

ದೃಢ ಅವಸ್ಥೆಯ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ (SST), ಪೋವರ್ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ (PET) ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅದರ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಸಂಪೂರ್ಣತೆ ಮತ್ತು ಉಪಯೋಗ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವ ಪ್ರಮುಖ ಚಿಹ್ನೆಯಾಗಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಹಾಗಾಗಿ, ಈಗ SST ಗಳು ಮಧ್ಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿತರಣೆ ಪಾರ್ಷ್ಟುವಲ್ಲಿ 10 kV ಮತ್ತು 35 kV ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಟ್ಟಗಳನ್ನು ಪ್ರಾಪ್ತಿಸಿದ್ದಾಗ, ಉನ್ನತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪ್ರತಿಕೀರ್ಣನ ಪಾರ್ಷ್ಟುವಲ್ಲಿ ಅವು ಲೆಬ್ ಶೋಧನೆ ಮತ್ತು ಪ್ರೊಟೋಟೈಪ್ ಪ್ರಮಾಣೀಕರಣದ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಇದ್ದಾಗಿವೆ. ಕೆಳಗಿನ ಪಟ್ಟಿಯು ವಿವಿಧ ಉಪಯೋಗ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಟ್ಟಗಳ ನಿಂದ ಈಗಿರುವ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ:

1. ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು ಯಾಕೆ ಕಷ್ಟವಾಗಿರುತ್ತದೆ?
ಒಂದು ಸಾಲಿಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ (SST) ನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಅಂಶಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದರ ಮೂಲಕ ಸರಳವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ; ಇದನ್ನು ಒಂದು ಶ್ರೇಣಿಯ ಮೂಲಭೂತ ತಂತ್ರಿಕ ಚುನಾವಣೆಗಳು ಬಾಧ್ಯತೆಗೊಳಿಸಿರುವುದು:

1.1 ಶಕ್ತಿ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಉಪಕರಣಗಳ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮಿತಿ

• ಇದು ಮೂಲ ಗರಿಷ್ಠ ಬಾಧಾ. ಹಾಗಿರುವ ಪ್ರಮುಖ SSTs ಸಿಲಿಕನ್-ಬೇಸ್ IGBTs ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಉನ್ನತ ಸಿಲಿಕನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (SiC) MOSFETs ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ.

• ಒಂದು ಏಕೈಕ SiC ಉಪಕರಣದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ರೇಟಿಂಗ್ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಎರಡು ಸಾವಿರ ವೋಲ್ಟ್ ಮುಂತಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ವ್ಯವಸ್ಥಾ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಾಗಿ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, 35 kV), ಹಲವು ಉಪಕರಣಗಳನ್ನು ಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಪರ್ಕಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಶ್ರೇಣಿಯ ಸಂಪರ್ಕ ಸಂಕೀರ್ಣ "ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಮನ್ವಯ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು" ಮುಂದುತ್ತದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಉಪಕರಣಗಳ ನಡುವಿನ ಚಿಕ್ಕ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಸಮನ್ವಯಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿ ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ಮಾಡೂಲ್ ವಿಫಲವಾಗಿರಬಹುದು.

1.2 ಹೈ-ಫ್ರೆಕ್ವಂಸಿ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ ಇಂಸ್ಯುಲೇಷನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಚುನಾವಣೆಗಳು

SSTs ನ ಮೂಲ ಪ್ರಯೋಜನವು ಹೈ-ಫ್ರೆಕ್ವಂಸಿ ಚಲನೆಯ ಮೂಲಕ ಪ್ರಮಾಣದ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದು. ಆದರೆ, ಹೈ-ಫ್ರೆಕ್ವಂಸಿಯಲ್ಲಿ, ಇಂಸ್ಯುಲೇಷನ್ ಸಾಮಗ್ರಿಗಳ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ವಿತರಣೆಯ ಶ್ರೇಣಿಯ ಕಾರ್ಯ ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣವಾಗುತ್ತದೆ. ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಟ್ಟವು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಹೈ-ಫ್ರೆಕ್ವಂಸಿ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ ನ ಇಂಸ್ಯುಲೇಷನ್ ಡಿಸೈನ್, ನಿರ್ಮಾಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು, ಮತ್ತು ಥರ್ಮಲ್ ನಿರ್ವಹಣೆಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಕಠಿಣ ಶರತ್ತುಗಳು ಅಗತ್ಯವಾಗುತ್ತವೆ. ಸೀಮಿತ ಅಂತರದಲ್ಲಿ ಹತ್ತಾರು ಸಾವಿರ ವೋಲ್ಟ್-ಮಟ್ಟದ ಹೈ-ಫ್ರೆಕ್ವಂಸಿ ಇಂಸ್ಯುಲೇಷನ್ ಸಾಧಿಸುವುದು ಸಾಮಗ್ರಿ ಮತ್ತು ಡಿಸೈನ್ ಗಳ ಮುಖ್ಯ ಚುನಾವಣೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.

1.3 ವ್ಯವಸ್ಥಾ ಟೋಪೋಲಜಿ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣದ ಸಂಕೀರ್ಣತೆ

ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಾಗಿ, SSTs ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕ್ಯಾಸ್ಕೇಡೆಡ್ ಮಾಡ್ಯೂಲಾರ್ ಟೋಪೋಲಜಿಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, MMC—ಮಾಡ್ಯೂಲಾರ್ ಮಲ್ಟಿಲೆವೆಲ್ ಕನ್ವರ್ಟರ್). ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಟ್ಟವು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಉಪ-ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿ ವ್ಯವಸ್ಥಾ ಘಟನೆಯು ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣತೆಯನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ನಿಯಂತ್ರಣ ದುಷ್ಕರತೆ ಘಾತಾಂಕೀಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಖರ್ಚು ಮತ್ತು ವಿಫಲತೆಯ ದರವು ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗುತ್ತದೆ.

2. ಭವಿಷ್ಯದ ದೃಶ್ಯ
ದೊಡ್ಡ ಚುನಾವಣೆಗಳು ಇದ್ದರೂ, ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ತರಾಜಗಳು ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತಿವೆ:

• ಅನ್ವಯದ ಉನ್ನತಿ: ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್-ರೇಟೆಡ್ SiC ಮತ್ತು ಗಾಲಿಯಂ ನೈಟ್ರೈಡ್ (GaN) ಉಪಕರಣಗಳನ್ನು ವಿಕಸಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ SSTs ಸಾಧಿಸಲು ಪ್ರಾಧಾನ್ಯ ಮಾನದಂಡವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.

• ಟೋಪೋಲಜಿಯ ನವೀಕರಣ: ಕ್ರಾಂತಿಕ ಟೋಪೋಲಜಿಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಹೈಬ್ರಿಡ್ ದೃಷ್ಟಿಕೋನಗಳು (ಪರಂಪರಾಗತ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್‌ಗಳನ್ನು ಶಕ್ತಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಕನ್ವರ್ಟರ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುವುದು), ಹೈ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ದ್ರುತ ತರಾಜಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಯೋಗ್ಯ ಮಾರ್ಗವಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ.

• ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡೈಸೇಶನ್: ಜೋಷಿ ಸಾಯಿಂಗ್ ಸಂಸ್ಥೆಗಳಂತಹ ಸಂಸ್ಥೆಗಳು SST-ಸಂಬಂಧಿತ ಮಾನದಂಡಗಳನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ, ಇದು ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡೈಸ್ಡ್ ಡಿಸೈನ್ ಮತ್ತು ಪರೀಕ್ಷೆಯನ್ನು ಪ್ರೋತ್ಸಾಹಿಸುತ್ತದೆ, ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಪ್ರಾಜ್ಞತೆಯನ್ನು ದ್ರುತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

3. ಸಾರಾಂಶ
ಈಗ, 10 kV SSTs ವ್ಯವಹಾರಿಕ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರವೇಶಿಸಿದ್ದವು, ಮತ್ತು 35 kV ಮಟ್ಟವು ಪ್ರದರ್ಶನ ಪ್ರವೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಸಾಧಿಸಿದ ಅತ್ಯಂತ ಉನ್ನತ ಮಟ್ಟವಾಗಿದೆ, ಅದ್ದರೆ 110 kV ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಟ್ಟಗಳು ಮುಂದುವರಿದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಪರಿಶೋಧನೆಯ ಮೇಲೆ ಇದ್ದಾಗಿದೆ. ಸಾಲಿಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಟ್ಟದ ಉನ್ನತಿ ಶಕ್ತಿ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳು, ಸಾಮಗ್ರಿ ವಿಜ್ಞಾನ, ನಿಯಂತ್ರಣ ಸಿದ್ಧಾಂತ, ಮತ್ತು ಥರ್ಮಲ್ ನಿರ್ವಹಣೆ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಸಮನ್ವಯಿತ ಮುಂದುವರಿದ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ.