volt لیول کو بڑھانے میں کیوں مشکل ہوتی ہے

سولڈ سٹیٹ ٹرانسفرمر (SST)، جسے پاور الیکٹرانک ٹرانسفرمر (PET) بھی کہا جاتا ہے، اپنی ٹیکنالوجیکل میٹریٹی اور اطلاقی سیناریوں کا اہم نشانہ وولٹیج لیول کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ حال ہی میں، SSTs نے مڈل-وولٹیج تقسیم کی طرف سے 10 kV اور 35 kV کے وولٹیج لیول تک پہنچا لیا ہے، جبکہ ہائی-وولٹیج نقل و حمل کی طرف سے وہ آبادیاتی تحقیق اور پروٹوٹایپ درستگی کے مرحلے پر رہ گئے ہیں۔ نیچے دی گئی جدول میں مختلف اطلاقی سیناریوز کے لیے موجودہ وولٹیج لیول کی صورتحال واضح طور پر ظاہر کی گئی ہے:

1. کیوں وولٹیج لیول کو بڑھانا مشکل ہے؟
سولڈ سٹیٹ ٹرانسفرمر (SST) کا وولٹیج لیول صرف کمپوننٹس کو سٹیک کر کے بڑھایا نہیں جا سکتا؛ یہ ایک سیریز بنیادی ٹیکنالوجیکل چیلنجز کی وجہ سے محدود ہوتا ہے:

1.1 پاور سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کی وولٹیج تحمل کی محدودیت

• یہ کور بٹل نیک ہے۔ حال ہی میں، متبادل SSTs سلیکون بنیادی IGBTs یا مزید متقدم سلیکون کاربائیڈ (SiC) MOSFETs کا استعمال کرتے ہیں۔

• ایک سلیکون کاربائیڈ ڈیوائس کا عام طور پر وولٹیج ریٹنگ 10 kV سے 15 kV تک ہوتا ہے۔ مزید بلند سسٹم وولٹیج (مثلاً 35 kV) کو سنبھالنے کے لیے، کئی ڈیوائسز کو سیریز میں جوڑنا ضروری ہوتا ہے۔ لیکن، سیریز کنکشن کمپلیکس "وولٹیج بالانسنگ مسئلے" کو متعارف کراتا ہے، جہاں ڈیوائسز کے درمیان بھی چھوٹے فرق کو وولٹیج عدم توازن کی وجہ بنتا ہے اور موڈیول کی خرابی کی وجہ بنتا ہے۔

1.2 ہائی فریکوئنسی ٹرانسفرمر کی انسیولیشن ٹیکنالوجی کے چیلنجز

SSTs کا بنیادی فائدہ ہائی فریکوئنسی آپریشن کے ذریعے سائز کی کمی ہے۔ لیکن، ہائی فریکوئنسیز کے تحت، انسیولیشن میٹریلز اور الیکٹرک فیلڈ ڈسٹریبوشن کا عمل بہت مکمل ہوتا ہے۔ وولٹیج لیول جتنا بلند ہوتا ہے، انسیولیشن ڈیزائن، مینوفیکچرنگ پروسیس، اور ہائی فریکوئنسی ٹرانسفرمر کی ہیٹ مینیجنمنٹ کے لیے طلب کی مقدار قابل قبول ہوتی ہے۔ محدود جگہ میں دہائیوں kV لیول کی ہائی فریکوئنسی انسیولیشن کو حاصل کرنا میٹریلز اور ڈیزائن کے لیے ایک معاملہ ہے۔

1.3 سسٹم ٹاپولوجی اور کنٹرول کی پیچیدگی

بلند وولٹیج کو سنبھالنے کے لیے، SSTs عام طور پر کیسکیڈڈ مودیولر ٹاپولوجی (مثال کے طور پر MMC—Modular Multilevel Converter) کا استعمال کرتے ہیں۔ وولٹیج لیول جتنا بلند ہوتا ہے، اس سے زیادہ سب مودیولز کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے سسٹم کی ساخت بہت پیچیدہ ہوتی ہے۔ کنٹرول کی کشیدگی کا اضافہ ہوتا ہے، اور کلفت اور فیلیور ریٹ دونوں میں اضافہ ہوتا ہے۔

2. مستقبل کا نظریہ
بالکل بڑی چیلنجز کے باوجود، ٹیکنالوجیکل بریکتروگز جاری ہیں:

• ڈیوائس کی ترقی: بلند وولٹیج ریٹنگ والے SiC اور گیلیم نائٹرائڈ (GaN) ڈیوائسز کی ترقی ہو رہی ہے اور یہ بلند وولٹیج SSTs کو حاصل کرنے کی بنیاد ہیں۔

• ٹاپولوجی کی نوآوری: نئی سرکٹ ٹاپولوجیز، جیسے ہائبرڈ رویوں (معمولی ٹرانسفرمرز کو پاور الیکٹرونک کنورٹرز کے ساتھ جوڑنا)، بلند وولٹیج کے اطلاقیوں میں تیزی سے بریکتروگز کے لیے ایک ممکنہ راستہ سمجھی جاتی ہیں۔

• معیاری کرنے: جیسے کہ IEEE جیسے ادارے SST متعلقہ معیاری کرنے کا آغاز کرتے ہیں، یہ معیاری ڈیزائن اور ٹیسٹنگ کو فروغ دے گا، ٹیکنالوجیکل میٹریٹی کو تیزی سے بڑھا دے گا۔

3. نتیجہ
حال ہی میں، 10 kV SSTs کامیاب تجارتی اطلاق میں داخل ہو چکے ہیں، اور 35 kV لیول مظاہرہ منصوبوں کا سب سے بلند لیول ہے، جبکہ 110 kV یا اس سے زیادہ کے وولٹیج لیول آبادیاتی تحقیق کے عرصے میں رہ گئے ہیں۔ سولڈ سٹیٹ ٹرانسفرمر کے وولٹیج لیول کی ترقی ایک تدریجی عمل ہے جو پاور سیمی کنڈکٹر، میٹریل سائنس، کنٹرول تھیوری، اور ہیٹ مینیجنمنٹ ٹیکنالوجیوں کی متناسب ترقی پر منحصر ہے۔