వోల్టేజ్ లెవల్ను పెంచడం ఎందుకు కష్టంగా ఉంటుంది
స్థిర అవస్థా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ (SST), ఇది పవర్ ఎలక్ట్రానిక్స్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ (PET) కూడా అంటారు, దాని టెక్నాలజీ పరిపూర్ణత మరియు అనువర్తన పరిస్థితులను వోల్టేజ్ లెవల్ అనేది ప్రధాన చూపకంగా ఉపయోగిస్తుంది. ప్రస్తుతం, SSTలు మధ్య వోల్టేజ్ విత్రణ వైపు 10 kV మరియు 35 kV వోల్టేజ్ లెవల్స్‌ని చేరుకున్నాయి, అంతేకాకుండా హై వోల్టేజ్ ప్రకటన వైపు వాటి లెబ్ గాను పరిశోధన మరియు ప్రొటోటైప్ నిర్ధారణ ఘటనలో ఉన్నాయి. క్రింది పట్టికలో వివిధ అనువర్తన పరిస్థితులలో వోల్టేజ్ లెవల్స్ యొక్క ప్రస్తుత స్థితిని స్పష్టంగా చూపించబడింది:
| అనువర్తన పరిస్థితి | వోల్టేజ్ మంది | టెక్నికల్ స్థితి | నోట్స్ మరియు కేసీస్ |
| డేటా సెంటర్ / బిల్డింగ్ | 10kV | వ్యాపార అనువర్తనం | చాలా ప్రపంచ ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, CGIC "పూర్వ డిజిటల్ మరియు పశ్చిమ గణన" గుయాన్ డేటా సెంటర్ కోసం 10kV/2.4MW SST అందించారు. |
| డిస్ట్రిబ్యూషన్ నెట్వర్క్ / పార్క్ - లెవల్ డెమోన్‌స్ట్రేషన్ | 10kV - 35kV | డెమోన్‌స్ట్రేషన్ ప్రాజెక్ట్ | కొన్ని అగ్రణీకర యాజమాన్యాలు 35kV ప్రొటోటైప్‌లను విడుదల చేశారు మరియు గ్రిడ్-కనెక్ట్ డెమోన్‌స్ట్రేషన్‌లను నిర్వహించారు, ఇది ఇప్పటివరకు తెలిసిన అత్యధిక వోల్టేజ్ మంది యొక్క ఎంజనీరింగ్ అనువర్తనం. |
| పవర్ సిస్టమ్ ట్రాన్స్మిషన్ వైపు | > 110kV | లాబరేటరీ ప్రింసిపల్ ప్రొటోటైప్ | విశ్వవిద్యాలయాలు మరియు పరిశోధన సంస్థలు (ఉదాహరణకు, ట్సింగ్హుయా యూనివర్సిటీ, గ్లోబల్ ఎనర్జీ ఇంటర్నెట్ రిసెర్చ్ ఇన్స్టిట్యూట్) 110kV లేదా అంతకంటే ఎక్కువ వోల్టేజ్ మంది యొక్క ప్రొటోటైప్‌లను వికసించారు, కానీ ఇప్పటివరకు ఏ వ్యాపార ప్రాజెక్ట్‌లు కన్స్ట్రక్ట్ చేయబడలేదు. |
1. ఎందుకు వోల్టేజ్ లెవల్ను పెంచడం కష్టం?
ఒక సోలిడ్-స్టేట్ ట్రాన్స్‌ఫอร్మర్ (SST) యొక్క వోల్టేజ్ లెవల్ను కమ్పోనెంట్లను పైకి పెట్టడం ద్వారా సరళంగా పెంచలేము. ఇది ఒక శ్రేణి మూల తక్షణిక హెచ్చరికల ద్వారా నిర్ధారించబడుతుంది:
1.1 పవర్ సెమికాండక్టర్ డివైస్‌ల వోల్టేజ్ టాలరేన్స్ పరిమితి
ఈది ముఖ్య బాట్ల్నకు. ప్రస్తుతం, ప్రధాన స్ట్రీమ్ SSTలు సిలికాన్-అధారిత IGBTలు లేదా అధికమైన సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) MOSFETలను ఉపయోగిస్తాయి.
ఒక ఏకకాలిక SiC డివైస్ యొక్క వోల్టేజ్ రేటింగ్ సాధారణంగా 10 kV నుండి 15 kV వరకు ఉంటుంది. ఎక్కువ వైద్య వోల్టేజ్లను (ఉదాహరణకు, 35 kV) నిర్వహించడానికి, అనేక డివైస్‌లను శ్రేణి విధంగా కనెక్ట్ చేయాలి. అయితే, శ్రేణి కనెక్షన్ సంక్లిష్ట "వోల్టేజ్ బాలాన్సింగ్ సమస్యలను" అందిస్తుంది, ఇక్కడ డివైస్‌ల మధ్య క్షుద్ర వ్యత్యాసాలు వోల్టేజ్ అనిష్టాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు మాడ్యూల్ ఫెయిల్ చేస్తుంది.
1.2 హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ఇన్స్యులేషన్ టెక్నాలజీలోని హెచ్చరికలు
SSTల మూల ప్రయోజనం హై-ఫ్రీక్వెన్సీ పరిచాలన ద్వారా పరిమాణంలో తగ్గించడం. అయితే, అధిక ఫ్రీక్వెన్సీల వద్ద, ఇన్స్యులేషన్ మెటీరియల్స్ మరియు ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ విభజన అత్యంత సంక్లిష్టంగా ఉంటాయి. వోల్టేజ్ లెవల్ ఎక్కువగా ఉంటే, హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క ఇన్స్యులేషన్ డిజైన్, నిర్మాణ ప్రక్రియలు, మరియు థర్మల్ మ్యానేజ్‌మెంట్ యొక్క ఆవశ్యకతలు అత్యంత గమ్యమైనవి. పరిమిత స్పేస్లో టెన్స్ కిలోవోల్ట్ లెవల్ హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ఇన్స్యులేషన్ను చేరువుతుంది, ఇది మెటీరియల్స్ మరియు డిజైన్లో ఒక ప్రముఖ హెచ్చరికను సూచిస్తుంది.
1.3 సిస్టమ్ టాపోలజీ మరియు నియంత్రణలోని సంక్లిష్టత
ఎక్కువ వోల్టేజ్లను నిర్వహించడానికి, SSTలు సాధారణంగా కాస్కేడెడ్ మాడ్యూలర్ టాపోలజీలను (ఉదాహరణకు, MMC—మాడ్యూలర్ మల్టీలెవల్ కన్వర్టర్) అనుసరిస్తాయి. వోల్టేజ్ లెవల్ ఎక్కువగా ఉంటే, అవసరమైన సబ్-మాడ్యూల్స్ సంఖ్య ఎక్కువ అవుతుంది, ఇది అత్యంత సంక్లిష్టమైన సిస్టమ్ ఘటనను సృష్టిస్తుంది. నియంత్రణ కష్టం ఘాతాంకంగా పెరుగుతుంది, మరియు ఖర్చు మరియు ఫెయిల్ రేటు కూడా పెరుగుతాయి.
2. భవిష్యత్తు దృష్టి
ఇంకా పెద్ద హెచ్చరికలు ఉన్నాయి, అయితే టెక్నాలజీ వికాసం కొనసాగుతోంది:
డివైస్ వికాసం: ఎక్కువ-వోల్టేజ్-రేటెడ్ SiC మరియు గాలియం నైట్రైడ్ (GaN) డివైస్‌లు వికాసంలో ఉన్నాయి మరియు ఎక్కువ-వోల్టేజ్ SSTలను చేరువుతాయి.
టాపోలజీ నవోత్పత్తి: కన్వెన్షనల్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లను పవర్ ఇలక్ట్రానిక్ కన్వర్టర్లతో కలిపి ఉన్న హైబ్రిడ్ దశలు (ఉదాహరణకు, కన్వెన్షనల్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లను పవర్ ఇలక్ట్రానిక్ కన్వర్టర్లతో కలిపిన), హై-వోల్టేజ్ అనువర్తనాలలో వేగంగా వికాసం చేయడానికి ఒక వ్యవహర్య మార్గంగా పరిగణించబడుతుంది.
స్టాండర్డైజేషన్: ఇఇఇ-బిజినెస్ వంటి సంస్థలు SST-సంబంధిత స్టాండర్డ్లను నిర్మాణంలో ఉన్నాయి, ఇది స్టాండర్డైజ్డ్ డిజైన్ మరియు టెస్టింగ్ను ప్రోత్సహిస్తుంది, టెక్నాలజీ ప్రాప్తిని వేగంగా చేస్తుంది.
3. ముగిసిన పదం
ప్రస్తుతం, 10 kV SSTలు వ్యాపార ప్రయోగంలోకి వచ్చాయి, మరియు 35 kV లెవల్ ప్రదర్శన ప్రాజెక్టుల్లో ఉన్నాయి, అయితే 110 kV మరియు అంతకంటే ఎక్కువ వోల్టేజ్ లెవల్స్ అభివృద్ధి పరిశోధనలో ఉన్నాయి. సోలిడ్-స్టేట్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ వోల్టేజ్ లెవల్స్ యొక్క అభివృద్ధి ఒక క్రమంగా జరుగుతుంది, ఇది పవర్ సెమికాండక్టర్లు, మెటీరియల్స్ సైన్స్, నియంత్రణ సిద్ధాంతం, మరియు థర్మల్ మ్యానేజ్‌మెంట్ టెక్నాలజీల సహకరిత ప్రగతిని ఆధారంగా ఉంటుంది.
