நிலையான வோல்ட்டேஜ் அளவை உயர்த்துவது எங்களுக்கு ஏன் கடினமாக உள்ளது?
ஒரு திறன்மிக்க அமைப்பு (SST), அல்லது மின் தொழில்நுட்ப மாற்றியான் (PET) என்பது, அதன் தொழில்நுட்ப வளர்ச்சி மற்றும் பயன்பாட்டு சூழ்நிலைகளை விளக்கும் முக்கிய அளவு மதிப்பு மதிப்பில் உள்ளது. தற்போது, SST-கள் மதிய மின்சார பகுதியில் 10 kV மற்றும் 35 kV மதிப்புகளை அடைந்துள்ளன, ஆனால் உயர் மின்சார பகுதியில் இவை இன்னும் போராட்டக் கையேடு மற்றும் மாதிரி சரிபார்ப்பு நிலையில் உள்ளன. கீழே உள்ள அட்டவணை வெவ்வேறு பயன்பாட்டு சூழ்நிலைகளில் தற்போதைய மதிப்புகளை விளக்குகிறது:
| பயன்பாட்டு சூழ்நிலை | மதிப்பு | தொழில்நுட்ப நிலை | குறிப்புகளும் எடுத்துக்காட்டுகளும் |
| டேடா மையம் / கட்டிடம் | 10kV | தொழில்பயன் | பல முறையான தயாரங்கள் உள்ளன. உதாரணத்திற்கு, CGIC என்பவர்கள் "East Digital and West Calculation" Gui'an டேடா மையத்திற்கு 10kV/2.4MW SST-ஐ வழங்கியுள்ளன. |
| மின்சார வடிவமைப்பு / போர்க் நிலை விளக்கம் | 10kV - 35kV | விளக்கம் திட்டம் | சில முன்னோடிக் கம்பனிகள் 35kV மாதிரிகளை வெளியிட்டு அவற்றை மின்சார இணைப்பு விளக்கங்களில் நிகழ்த்தியுள்ளன, இது இந்த பொறியியல் பயன்பாட்டில் அறியப்பட்ட மிக உயர்ந்த மதிப்பு ஆகும். |
| மின்சார அமைப்பின் போட்டிப்பகுதி | > 110kV | அரங்க முறை மாதிரி | கல்லூரிகள் மற்றும் ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள் (திங்குவா பல்கலைக்கழகம், Global Energy Internet Research Institute) 110kV மற்றும் அதற்கு மேலான மதிப்புகளில் மாதிரிகளை உருவாக்கியுள்ளன, ஆனால் இதுவரை எந்த தொழில்பயன் திட்டங்களும் காணப்படவில்லை. |
1. மதிப்பு உயர்த்துவது ஏன் கடினமானது?
ஒரு திறன்மிக்க அமைப்பு (SST) அமைப்பின் மதிப்பை சேர்க்கையாக உயர்த்த முடியாது; இது வித்தியாசமான அடிப்படை தொழில்நுட்ப சவால்களால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது:
1.1 மின் அரைக்குவிந்திய சாதனங்களின் மதிப்பு விடுதலை வரம்பு
இது முக்கிய தடையாகும். தற்போது, பொதுவான SST-கள் சிலிக்கன் அடிப்படை IGBT-களை அல்லது மேலும் முன்னதான சிலிக்கர்பன் (SiC) MOSFET-களை பயன்படுத்துகின்றன.
ஒரு தனியான SiC சாதனத்தின் மதிப்பு விடுதலை வரம்பு பொதுவாக 10 kV முதல் 15 kV வரை இருக்கும். உயர்ந்த மின்சார மதிப்புகளை (எ.கா., 35 kV) கையாண்பதற்கு, பல சாதனங்களை தொடர்ச்சியாக இணைக்க வேண்டும். ஆனால், தொடர்ச்சியாக இணைத்தல் "மதிப்பு சமநிலைப்பாடு" போன்ற சிக்கல் ஏற்படுகிறது, இது சாதனங்களுக்கிடையில் கீழ்தர வித்தியாசங்களும் மதிப்பு சமநிலைப்பாடு தோல்வியும் விளைவாக்குகிறது.
1.2 உயர் அதிர்வு மாற்றிய தடுப்பு தொழில்நுட்ப சவால்கள்
SST-களின் முக்கிய நேர்முனை உயர் அதிர்வு வேலை செய்தல் மூலம் அளவு குறைப்பு ஆகும். ஆனால், உயர் அதிர்வுகளில், தடுப்பு பொருள்களின் திறன் மற்றும் மின்சார கள விநியோகம் மிகவும் சிக்கலானவை. மதிப்பு மட்டம் அதிகமாக இருக்க மேற்கொள்ளும் தடுப்பு வடிவமைப்பு, தயாரிப்பு முறைகள், மற்றும் உயர் அதிர்வு மாற்றியின் வெப்ப மேலாண்மை தேவைகள் மிகவும் கட்டுப்படுத்தப்பட்டவை. மிகவும் குறைந்த இடத்தில் இருபதுக்கும் மேற்பட்ட kV-மட்ட உயர் அதிர்வு தடுப்பை அடைவது பொருள் மற்றும் வடிவமைப்பு சிக்கல்களில் ஒரு முக்கிய சவாலாகும்.
1.3 அமைப்பு வடிவமைப்பு மற்றும் கட்டுப்பாட்டின் சிக்கல்
உயர் மதிப்புகளை கையாண்பதற்கு, SST-கள் பொதுவாக தொடர்ச்சியாக அமைப்பு வடிவமைப்புகளை (எ.கா., MMC—Modular Multilevel Converter) பயன்படுத்துகின்றன. மதிப்பு மட்டம் அதிகமாக இருக்க தேவையான உட்கூறுகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும், இது மிகவும் சிக்கலான அமைப்பு வடிவமைப்பை ஏற்படுத்துகிறது. கட்டுப்பாட்டின் சிக்கல் அதிகமாக இருக்க வேண்டும், மேலும் அதிக செலவு மற்றும் தோல்வியின் அளவும் அதிகரிக்கும்.
2. எதிர்கால அமைத்தல்
சிக்கல்கள் மிகவும் அதிகமாக இருந்தாலும், தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்கள் தொடர்ந்து நிகழ்கின்றன:
சாதன முன்னேற்றம்: உயர்ந்த மதிப்புகளை அடையக்கூடிய SiC மற்றும் காலியம் நைட்ரைட் (GaN) சாதனங்கள் உருவாக்கத்தில் உள்ளன, இவை உயர்மதிப்பு SST-களை அடைவதற்கான அடிப்படையாக இருக்கும்.
வடிவமைப்பு முன்னேற்றம்: புதிய சுற்று வடிவமைப்புகள், உதாரணத்திற்கு, இணை அணுகுமுறைகள் (மரபுடைய மாற்றியங்களை மின் தொழில்நுட்ப மாற்றிகளுடன் இணைத்தல்) உயர்மதிப்பு பயன்பாடுகளில் விரைவான முன்னேற்றங்களுக்கான ஒரு விருப்பிய வழி என கருதப்படுகின்றன.
வழிமுறை வழங்கல்: IEEE போன்ற அமைப்புகள் SST-இல் தொடர்பான வழிமுறைகளை நிர்மாணத்தில் உள்ளன, இது வழிமுறை வடிவமைப்பு மற்றும் சோதனை முறைகளில் தொடர்ச்சியான முன்னேற்றத்தை உத்விக்கும்.
3. முடிவு
தற்போது, 10 kV SST-கள் தொழில்பயன்பாட்டில் வந்துள்ளன, மற்றும் 35 kV மட்டம் விளக்கம் திட்டங்களில் அடைந்த மிக உயர்ந்த மதிப்பு ஆகும், ஆனால் 110 kV மற்றும் அதற்கு மேலான மதிப்புகள் முன்னோக்கு தொழில்நுட்ப ஆராய்ச்சியில் உள்ளன. திறன்மிக்க அமைப்பு மதிப்புகளின் முன்னேற்றம் மின் அரைக்குவிந்திகள், பொருள் அறிவியல், கட்டுப்பாட்டியல், மற்றும் வெப்ப மேலாண்மை தொழில்நுட்பங்களின் ஒருங்கிணைந்த முன்னேற்றத்தில் நிகழ்கின்றது.
