ಸೋಲಿಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ: ಒಂದು ಸಂಪೂರ್ಣ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ

ಸಾಲಿಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ: ಸಂಪೂರ್ಣ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ

ಈ ವರದಿಯು ETH Zurich ನಲ್ಲಿರುವ ಪವರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ಸ್ ಲ್ಯಾಬೊರೇಟರಿಯು ಪ್ರಕಟಿಸಿದ ಟ್ಯೂಟೋರಿಯಲ್‌ಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ, ಸಾಲಿಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ (SST) ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಸಂಪೂರ್ಣ ವಿವರಣೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. SST ಗಳ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣಾ ತತ್ವಗಳು ಮತ್ತು ಪಾರಂಪರಿಕ ಲೈನ್-ಫ್ರೀಕ್ವೆನ್ಸಿ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್‌ಗಳ (LFT) ಮೇಲಿನ ಕ್ರಾಂತಿಕಾರಿ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ವರದಿಯು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳ ಪ್ರಮುಖ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು, ಟೊಪಾಲಜಿಗಳು, ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅನ್ವಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ವ್ಯವಸ್ಥಾತ್ಮಕವಾಗಿ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತುತದ ಪ್ರಮುಖ ಸವಾಲುಗಳು ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಸಂಶೋಧನಾ ದಿಕ್ಕುಗಳನ್ನು ಸವಿವರವಾಗಿ ಪರಿಶೀಲಿಸುತ್ತದೆ. SST ಗಳನ್ನು ಭವಿಷ್ಯದ ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳು, ನವೀಕರಣೀಯ ಶಕ್ತಿ ಏಕೀಕರಣ, ಡೇಟಾ ಸೆಂಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಸಾರಿಗೆ ವಿದ್ಯುದೀಕರಣಕ್ಕೆ ಪ್ರಮುಖ ಸಾಧ್ಯತಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ.

1. ಪರಿಚಯ: SST ನ ಮೂಲಭೂತ ಸಂಕಲ್ಪನೆಗಳು ಮತ್ತು ಮೂಲ ಪ್ರೇರಣೆಗಳು

1.1 ಪಾರಂಪರಿಕ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್‌ಗಳ ಮಿತಿಗಳು

ಪಾರಂಪರಿಕ ಲೈನ್-ಆವರ್ತನ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್‌ಗಳು (50/60 Hz), ಹೆಚ್ಚು ದಕ್ಷವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಅವುಗಳಿಗೆ ಸಹಜವಾದ ಮಿತಿಗಳಿವೆ:

• ದೊಡ್ಡ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ತೂಕ: ಕಡಿಮೆ ಆವರ್ತನದ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಕಾಂತೀಯ ಕೋರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ವೈಂಡಿಂಗ್‌ಗಳನ್ನು ಅಗತ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ

• ಏಕಾಕ್ಷ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆ: ಯಾವುದೇ ಸಕ್ರಿಯ ನಿಯಂತ್ರಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳಿಲ್ಲ, ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ತಗ್ಗಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ

• ಕೆಟ್ಟ ಅನುಕೂಲತೆ: DC ಬಯಸ್, ಲೋಡ್ ಅಸಮತೋಲನ ಮತ್ತು ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಗೆ ಸು敏感

• ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ಗಳು: ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ AC-AC ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಮಾತ್ರ ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತವೆ, DC ಸಿಸ್ಟಮ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ನೇರವಾಗಿ ಏಕೀಕರಣ ಕಷ್ಟಸಾಧ್ಯ

1.2 SST ನ ಮೂಲ ಪ್ರಯೋಜನಗಳು

SST ಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವರ್ತನದ ಪವರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಪರಿವರ್ತನಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಮೂಲಕ ಶಕ್ತಿ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ ರೂಪಾಂತರಿಸುತ್ತವೆ:

• ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವರ್ತನದ ವಿಭಜನೆ: ಮಧ್ಯಮ-ಆವರ್ತನದ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್‌ಗಳನ್ನು (MFT, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ kHz ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ) ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ತೂಕವನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ (ಘನಫಲ ∝ 1/f)

• ಸಂಪೂರ್ಣ ನಿಯಂತ್ರಣ: ಸಕ್ರಿಯ/ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ವತಂತ್ರ ನಿಯಂತ್ರಣ, ಸುಗಮ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಿಯಂತ್ರಣ, ದೋಷ ಪ್ರವಾಹ ಮಿತಿಕರಣ ಮತ್ತು ಇತರ ಉನ್ನತ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ

• ಸಾರ್ವತ್ರಿಕ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ಗಳು: AC/AC, AC/DC, DC/DC ಪರಿವರ್ತನೆಗಳನ್ನು ಅನುಕೂಲವಾಗಿ ಅನುಷ್ಠಾನಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಭವಿಷ್ಯದ AC/DC ಮಿಶ್ರ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳಿಗೆ ಆದರ್ಶ ಹಬ್ ಆಗಿದೆ

• ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಸಾಂದ್ರತೆ: ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಸ್ಥಳ ಮತ್ತು ತೂಕದ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ (ರೈಲು ಸಂಚಾರ, ಹಡಗುಗಳು, ಡೇಟಾ ಸೆಂಟರ್‌ಗಳು)

2. SST ಪ್ರಮುಖ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಆಳವಾದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ

2.1 ಮೂಲ ಪವರ್ ಪರಿವರ್ತನಾ ಟೊಪಾಲಜಿಗಳು

• ಡ್ಯುಯಲ್ ಆಕ್ಟಿವ್ ಬ್ರಿಡ್ಜ್ (DAB): ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಮುಖ ಟೊಪಾಲಜಿಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು. ಬ್ರಿಡ್ಜ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಫೇಸ್ ಶಿಫ್ಟ್ ಅನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ, ನಷ್ಟಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಾಫ್ಟ್-ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ (ZVS) ಅನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ವಿಶಾಲ ಶಕ್ತಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ಶ್ರೇಣಿಗಳನ್ನು ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.

• ಡಿಸಿ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ (DCX): ಸ್ಥಿರ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪರಿವರ್ತನಾ ಅನುಪಾತಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ರೆಸೊನೆಂಟ್ ಆವರ್ತನದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, "ಪಾರಂಪರಿಕ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್" ನಂತೆ ಯಾವುದೇ ಸಕ್ರಿಯ ನಿಯಂತ್ರಣದಿಲ್ಲದೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ರವಾನಿಸುತ್ತದೆ. ಸರಳ ರಚನೆಯೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ, ISOP ನಂತಹ ಬಹು-ಮಾಡ್ಯೂಲ್ ಸರಣಿ-ಇನ್ಪುಟ್ ಸಿಸ್ಟಮ್‌ಗಳಿಗೆ ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ, ನೈಸರ್ಗಿಕ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಮತೋಲನವನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ.

• ಮಾಡ್ಯೂಲರ್ ಮಲ್ಟಿಲೆವೆಲ್ ಕನ್ವರ್ಟರ್ (MMC): ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಟ್ಟಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಾಡ್ಯೂಲರಿಟಿ, ಉತ್ತಮ ಪುನರುತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಉನ್ನತ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ತರಂಗಾಕಾರಗಳೊಂದಿಗೆ, ಆದರೆ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಮತೋಲನ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್‌ಗಳು ಸಂಕೀರ್ಣವಾಗಿವೆ.

• ವರ್ಗೀಕರಣ: ISOP, IFE, IBE ಮುಂತಾದವುಗಳಂತೆ ವಿಭಿನ್ನ ಅನ್ವಯ ಅಗತ್ಯಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ Input-Series Output-Parallel (ISOP), Isolated Front-End (IFE), Isolated Back-End (IBE) ಇತ್ಯಾದಿಗಳಾಗಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಬಹುದು.

2.2 ಪವರ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಉಪಕರಣಗಳು

• SiC MOSFET: SST ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಸಾಧ್ಯತಾ ಉಪಕರಣ. ಅದರ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮುರಿದುಬೀಳುವ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಬಲ, ತ್ವರಿತ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ವೇಗ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಆನ್-ಪ್ರತಿರೋಧವು ಮಧ್ಯಮ-ವೋಲ್ಟೇಜ್, ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವರ್ತನದ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಆದರ್ಶವಾಗಿದೆ. 10kV+ SiC ಉಪಕರಣಗಳು ಏಕ ಉಪಕರಣ ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ-ಸರಣಿ ರಚನೆಗಳೊಂದಿಗೆ ನೇರ ಮಧ್ಯಮ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್ ಅನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ, ಮಾಡ್ಯೂಲ್ ಎಣಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು "ಮಾಡ್ಯೂಲರಿಟಿ ದಂಡ" ಅನ್ನು ತಗ್ಗಿಸುತ್ತವೆ.

• IGBT: ಪ್ರಸ್ತುತ ಮಧ್ಯಮ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲ್ಪಡುವ ಉಪಕರಣ, ಪರಿಪಕ್ವ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಸಾಪೇಕ್ಷವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ವ

  ಐಸೋಲೇಷನ್ ಸಮನ್ವಯ: IEC 62477-2 ಮುಂತಾದ ಕಠಿಣ ಸುರಕ್ಷತಾ ಮಾನದಂಡಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಬೇಕು, ಸಾಮಗ್ರಿಯ ಗಾತ್ರವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳಾಗಿ ಕ್ರಿಪೇಜ್ ದೂರ ಮತ್ತು ಕ್ಲಿಯರೆನ್ಸ್ ಇರುತ್ತದೆ.

• ರಕ್ಷಣೆ: ಮಧ್ಯಮ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಮಿಂಚಿನ ಹೊಡೆತಗಳು ಮತ್ತು ಕಿರಿದಾದ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು SST ಗಳ ಮೇಲೆ ತೀವ್ರ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರಬಹುದು. ರಕ್ಷಣಾ ಯೋಜನೆಗಳು ಆಯ್ಕೆ, ವೇಗ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕು, ರಕ್ಷಣಾ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳು SST ಇನ್‌ಪುಟ್ ಪ್ರೇರಕತ್ವ ಮತ್ತು ಅರ್ಧವಾಹಕ ಆಯ್ಕೆಯ ಮೇಲೆ ಗಮನಾರ್ಹ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತವೆ.

• ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ: N+1 ಕಾನ್ಫಿಗರೇಶನ್ ಮುಂತಾದ ಬಹು-ಮಾಡ್ಯೂಲ್ ವಿನ್ಯಾಸಗಳು ನಕಲಿತನದ ಮೂಲಕ ಸಿಸ್ಟಮ್ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಮತ್ತು ಸಹಾಯಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು ಮುಂತಾದ ನಕಲಿತವಲ್ಲದ ಘಟಕಗಳು ಸಿಸ್ಟಮ್ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಗೆ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳಾಗಬಹುದು.

3. ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅನ್ವಯ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳು

3.1 ಮುಂದಿನ ತಲೆಮಾರಿನ ರೈಲು ಸಂಚಾರ ಟ್ರಾಕ್ಷನ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು

ಅತ್ಯಂತ ಹಿಂದಿನ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ಪರಿಪಕ್ವವಾದ ಅನ್ವಯ ಕ್ಷೇತ್ರ. ಲೋಕೊಮೋಟಿವ್‌ಗಳ ಮೇಲಿನ ಲೈನ್-ಫ್ರೀಕ್ವೆನ್ಸಿ ಟ್ರಾಕ್ಷನ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್‌ಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ, AC-DC ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಅನುಷ್ಠಾನಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಗಮನಾರ್ಹ ಪ್ರಯೋಜನಗಳಲ್ಲಿ >50% ತೂಕ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವಿಕೆ, 2-4% ದಕ್ಷತೆಯ ಸುಧಾರಣೆ ಮತ್ತು ಜಾಗದ ಉಳಿತಾಯ ಸೇರಿವೆ.

3.2 ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಹೊಸ ವಿದ್ಯುತ್ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳು

• ಗಾಳಿ/ಸೌರ: ಗಾಳಿ ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳು/PV ಸರಣಿಗಳಿಗೆ ಮಧ್ಯಮ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ DC ಸಂಗ್ರಹಣೆಯನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ, ಕೇಬಲ್ ನಷ್ಟ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು HVDC ವರ್ಗಾವಣೆ ಏಕೀಕರಣಕ್ಕೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.

• DC ಮೈಕ್ರೋಗ್ರಿಡ್‌ಗಳು: AC/DC ಮತ್ತು DC/DC ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್ ಆಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಶಕ್ತಿ, ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ಭಾರಗಳನ್ನು ಶಕ್ತಿ ನಿರ್ವಹಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಳವಡಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.

• ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳು: "ಶಕ್ತಿ ರೂಟರ್" ಆಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಬೆಂಬಲ, ಶಕ್ತಿ ಗುಣಮಟ್ಟದ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ದ್ವಿಮುಖ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರವಾಹ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.

3.3 ಡೇಟಾ ಕೇಂದ್ರ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು

ಪಾರಂಪರಿಕ "LFT + ಸರ್ವರ್ ಪವರ್ ಸಪ್ಲೈ" ವಾಸ್ತುಶಿಲ್ಪವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ, MVAC ಅನ್ನು ನೇರವಾಗಿ LVDC (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, 48V) ಅಥವಾ ಇನ್ನೂ ಕಡಿಮೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಳಿಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ, ಪರಿವರ್ತನಾ ಹಂತಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಒಟ್ಟಾರೆ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ಸವಾಲು: ಹೆಚ್ಚು ದಕ್ಷ LFT+SiC ರೆಕ್ಟಿಫೈಯರ್ ಪರಿಹಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಪ್ರಸ್ತುತ SST ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಪವರ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಪ್ರಯೋಜನಗಳು ಇನ್ನೂ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿಲ್ಲ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಕೀರ್ಣತೆ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚ.

3.4 ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನ ಅತಿ-ತ್ವರಿತ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ (XFC)

ಮಧ್ಯಮ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳಿಗೆ (10kV ಅಥವಾ 35kV) ನೇರ ಸಂಪರ್ಕವು MW-ಮಟ್ಟದ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, "ಗ್ಯಾಸ್ ಸ್ಟೇಷನ್-ನಂತಹ" ಅನುಭವವನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ಶಕ್ತಿ ಹಬ್‌ಗಳು V2G ಗಾಗಿ ಶಿಖರ ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಗ್ರಿಡ್ ಸೇವೆಗಳಿಗಾಗಿ ಸ್ಥಳೀಯ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು PV ಅನ್ನು ಏಕೀಕರಿಸುತ್ತವೆ.

3.5 ಇತರ ವಿಶೇಷ ಅನ್ವಯಗಳು

• ಸಮುದ್ರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಪ್ರೊಪಲ್ಶನ್: ಮಧ್ಯಮ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ DC ವಿತರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಜನರೇಟರ್ ಲೋಡ್ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಲು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಸಂಗ್ರಹಣೆಯನ್ನು ಏಕೀಕರಿಸಲು.

• ವಿಮಾನ ಶಕ್ತಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು: ಹೆಚ್ಚು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್/ಎಲ್ಲಾ-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಿಮಾನಗಳಿಗೆ ಹಗುರ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ-ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಶಕ್ತಿ ವಿತರಣಾ ಪರಿಹಾರಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.

• ಬಂದರಿನ "ಕೋಲ್ಡ್ ಐರ್ನಿಂಗ್": ಡಾಕ್ ಮಾಡಲಾದ ಹಡಗುಗಳಿಗೆ ಮಧ್ಯಮ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಶೋರ್ ಪವರ್ ಅನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಸಹಾಯಕ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳನ್ನು ಆಫ್ ಮಾಡಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಉದ್ಗಾಮನ ಮತ್ತು ಶಬ್ದವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

4. ಸವಾಲುಗಳು ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಸಂಶೋಧನಾ ದಿಕ್ಕುಗಳು

4.1 ಪ್ರಸ್ತುತ ಪ್ರಮುಖ ಸವಾಲುಗಳು

• ಅತಿಯಾದ ವೆಚ್ಚ: ಪ್ರಸ್ತುತ SST ಮೂಲಧನ ಖರ್ಚು (CAPEX) ಪಾರಂಪರಿಕ LFT ಪರಿಹಾರಗಳನ್ನು ತುಂಬಾ ಮೀರಿದೆ.

• ಮಾಡ್ಯೂಲಾರಿಟಿ ದಂಡ: ಮಾಡ್ಯೂಲ್ ಎಣಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಗಾತ್ರ, ತೂಕ ಮತ್ತು ಸಂಕೀರ್ಣತೆಯಲ್ಲಿ ಅರೇಖೀಯ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, MFT ಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ತಟ್ಟಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.

• ದಕ್ಷತೆಯ ಸಂಕೀರ್ಣ: ಬಹು-ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆ (AC-DC + DC-DC + DC-AC) ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆಯ LFT (>99%) + ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆಯ ಪರಿವರ್ತಕ (>99%) ಸಂಯೋಜನೆಗಳನ್ನು ಮೀರಲು ಕಷ್ಟ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

• ಪ್ರಮಾಣೀಕರಣ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ: ಏಕರೂಪದ ಪ್ರಮಾಣಗಳು ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಕ್ಷೇತ್ರ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ಡೇಟಾದ ಕೊರತೆ; ಕೈಗಾರಿಕೀಕರಣಕ್ಕೆ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ ಪರಿಶೀಲನೆ ಮತ್ತು ಜೀವಿತಾವಧಿ ಮುನ್ಸೂಚನೆ ಅತ್ಯಗತ್ಯ.

4.2 ಭವಿಷ್ಯದ ಸಂಶೋಧನಾ ದಿಕ್ಕುಗಳು

• ಉಪಕರಣಗಳು ಮತ್ತು ವಸ್ತುಗಳು: ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ (>15kV) SiC ಉಪಕರಣಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿ; ಕಡಿಮೆ-ನಷ್ಟ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿರೋಧನ ಶಕ್ತಿಯೊಂದ

  ಘನವಸ್ತು ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ (SST) ಸಹಜವಾಗಿ ಪ್ರದೇಶಿಕ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ಗಳ ಬದಲಿಯಾಗಿ ಮಾತ್ರ ಅಲ್ಲ, ಇದು ಬಹುಕಾರ್ಯದ, ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ಗ್ರಿಡ್ ನೋಡ್ ಆಗಿದೆ. ಹಾಗೆ ಈಗ ಮೌಲ್ಯ ಮತ್ತು ಪ್ರಸಿದ್ಧಿಯ ಮಟ್ಟಗಳು ಪ್ರದೇಶಿಕ ಪರಿಹಾರಗಳ ಶೃಂಗಾತ ಪ್ರತಿಸಾಧನೆಯನ್ನು ರೋಕೊಂಡಿರುತ್ತವೆ, ಅದರ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲ ವಿವಿಧತೆ, ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು DC ಗ್ರಿಡ್ಗಳಿಗೆ ಸಹಜ ಮಾದರಿ ಮಾಡುವ ಕ್ರಾಂತಿಕ ಪ್ರಭಾವಗಳನ್ನು ಅಂದಾಜಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಭವಿಷ್ಯದ ವಿಕಸನವು ಅಂತರ ಪ್ರದೇಶ ಸಹಕರಣೆ (ಪವರ್ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್, ವಸ್ತುಗಳು, ಉಚ್ಚವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಂತರಿಕ್ಷ, ತಾಪ ನಿಯಂತ್ರಣ, ನಿಯಂತ್ರಣ), ಮತ್ತು ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಅನ್ವಯ-ನಿರ್ದೇಶಿತ ದೃಷ್ಟಿಕೋನಗಳ ಮೇಲೆ ಆಧಾರಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಚಲಿತ್ಯ ಪದ್ಧತಿಗಳು, ಸಮುದ್ರ ಅನ್ವಯಗಳು, ಮತ್ತು DC ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಪ್ರಕಾರಗಳಂತಹ ವಿಶೇಷ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ SSTಗಳು ಇಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಸಾಧನೆಯ ಮೂಲ್ಯವನ್ನು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದ್ದಾರೆ. SiC ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಪರಿಧಿಯ ಮುಂದಿನ ವಿಕಸನ, ಟೋಪೋಲಜಿ ನವೀಕರಣಗಳು, ಮತ್ತು ಪದ್ಧತಿ ಸುಧಾರಣೆಗಳೊಂದಿಗೆ, SSTಗಳು ಈ ದಶಕದಲ್ಲಿ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಮಾರ್ಕೆಟ್ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಸುನಿರ್ದಿಷ್ಟ, ಲಂಬಿನ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಶಾಲಿ ಭವಿಷ್ಯದ ಶಕ್ತಿ ಪದ್ಧತಿಗಳನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸುವ ಮೂಲಭೂತ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಆಗಿ ಎರಡು ಪಾಲು ಹೋಗಲಿದೆ.