Сolid state transformer деген не? Бұл қалыпты түрдегі трансформермен қандай айырмашылықтары бар?
Жұмсартыз түрлендіргіш (SST)
Жұмсартыз түрлендіргіш (SST) - бұл сәндік электр энергия технологиясы мен жұмсартыз заттарды пайдаланып, напруга түрлендіру және энергия айналуын жасайтын күш түрлендіргіш.
Салықты түрлендіргіштермен негізгі айырмашылықтар
Басқа іске қосылу принциптері
Салықты түрлендіргіш: Электромагниттік индукцияға негізделген. Бұл түрлендіргіш бастапқы және соңғы виткалардың арасындағы электромагниттік байланысты арқылы дәмгөмірдің арқылы напруганы өзгерту арқылы жұмыс істейді. Бұл негізінен төмен дауысты (50/60 Гц) AC энергиясының "магниттік-магниттік" түрленуі.
Жұмсартыз түрлендіргіш: Сәндік электр энергия түрлендіруіне негізделген. Алдымен, кіріс AC-DC-ге (AC-DC) түрленеді, содан кейін жоғары дауысты айырмалану (адетте жоғары дауысты түрлендіргіш немесе конденсаторлық айырмалану арқылы) арқылы напруганы өзгерту (DC-AC-DC немесе DC-DC этаптары арқылы), содан кейін шығыс AC немесе DC напругаға өзгерту. Бұл процесс электр → жоғары дауысты электр → электр энергиясына түрленуін қамтиды.
Басқа ядро материалдары
Салықты түрлендіргіш: Ядро компоненттері - ламинированные кремнийдік түскі ядролар және мисыр/алма виткалары.
Жұмсартыз түрлендіргіш: Ядро компоненттері - сәндік күш түрлендіргіштер (мисалы, IGBT, SiC MOSFET, GaN HEMT), жоғары дауысты магниттік элементтер (жоғары дауысты айырмалану үшін түрлендіргіштер немесе индукторлар), конденсаторлар және жаңартылған басқару схемалары.
SST-нің негізгі құрылымы (қысқартылған)
Типтік SST үш негізгі күш түрлендіргіш этаптарынан тұрады:
Кіріс ректификациясы этапы: Кіріс сызықтық дауысты AC напруганы (мисалы, 50 Гц немесе 60 Гц) орта DC автобус напругасына айналдыратын этап.
Айырмалану / DC-DC түрлендіру этапы: Негізгі этап. Орта DC напругасы жоғары дауысты AC-ке (бірнеше кГц-тен сот кГц-ге дейін) айналып, жоғары дауысты айырмалану түрлендіргішін (сызықтық дауысты түрлендіргіштен кішірейіп, жеңіл болатын) өткізеді. Екінші жағынан, жоғары дауысты AC-ді қайта DC-ге айналдыратын этап. Бұл этап напруга түрлендіру және маңызды гальваникалық айырмалануды жасайды. Біраз топологиялар үшін жоғары дауысты айырмаланған DC-DC түрлендіргіштер қолданылады.
Шығыс инверсия этапы: Айырмаланған DC напруганы қажетті сызықтық дауысты (немесе басқа дауысты) AC напругаға айналдыратын этап. DC шығыс қолданылатын жағдайларда, бұл этап қысқартылған немесе жоюлған болуы мүмкін.
SST-лердің негізгі өзіндіктері және артықшылықтары
Кіші өлшем және жеңіл салмақ: Жоғары дауысты түрлендіргіштер көптеген ядро материалдарын қажет етпейді, сондықтан қалыпты түрлендіргіштердегі күшті дәмгөмірлерін жоюлған. Объем және салмақ көбінесе ұқсас қабілетті қалыпты түрлендіргіштердің 30%–50% (немесе одан төмен) болады.
Жоғары энергия тығыздығы: Миниатюризация арқылы жетілдірілген.
Жоғары күш тығыздығы: Біріктірілген объем бойынша жоғары күшті өзгерту мүмкіндігі.
Кең кіріс/шығыс напруга диапазоны: Жеке басқару стратегиялары кіріс күш факторын және шығыс напруга/акимын өзгерту мүмкіндігін береді, SST-лерді PV, шамал және DC тарату желілерін интеграциялау үшін идеалды ретте қолданылады. Олар жоғары сапатты, төмен деформациялы AC шығыс немесе стабильді DC шығыс беру мүмкіндігін береді.
Басқарылатын электр айырмалану: Бастапқы айырмалануға қоса, SST-лер қатаң ақырғы акимдарды шектей алады және желідің жақсартылған қорғауын қамтиды.
Екі тарапты күш ағысу: Екі тарапты энергия айналуына қабілетті, EV V2G (автомобиль-желі) және энергия сақтау системалары үшін идеалды.
Ақылды және басқарылатын: Жаңартылған контроллерлермен жабдықталған, мысалы:
Күш факторын қолдану
Активті/реактивті күш регуляциясы
Напруга және дауысты стабилизация
Гармониялық деформацияны азайту
Онлайн есептеу және қорғау
Уақытша хабарласу және координаттау (ақылды желілер үшін идеалды)
Мұнайсыз және экологиялық: Изоляция мұнайсыз, теріс қалыптасу және жарық апаттарын бас алатын.
Мисыр және темір жоюларын азайту: Жоғары үде жұмсартыз магнетиктері және жоғары үде сәндік заттар (особенно SiC/GaN) қолданылуы арқылы система үде қалыпты түрлендіргіштерге салыстырмалы немесе олардан жақсы болады.
SST-лердің кедергілері және жоғарылықтары
Жоғары баға: Сәндік заттар, жоғары үде магнетиктер және басқару системалары қазір қалыпты түрлендіргіштердегі мисыр және темірден қымбат. Бұл енгізу үшін ең біріккен құрал.
Денсаулықты қорғау кедергілері: Сәндік заттар потенциалды қате нүктесі (түрлендіргіш виткаларының қатыстығына салыстырмалы), талап етіледі тез қайта құру, жылу басқару және қорғау схемалары. Жоғары үде коммутация электромагниттік интерференция (EMI) қалыптасуы мүмкін.
Жылу басқару кедергілері: Жоғары күш тығыздығы қатты жылу айналуы талап етеді, олар үшін үздік жылуыңыздандыру шешімдері қажет.
Жоғары техникалық күрделілік: Дизайн және өндіру көптеген тармактарын қамтиды - сәндік электр энергия, электромагнетизм, материалдар наукасы, басқару теориясы және жылу басқаруы, бұл үшін жоғары кіреді.
Төмен стандарттау: Технология әлі өзара өзгеріп, қолданылатын стандарттар және спецификациялар толық қозғалмайтын немесе біріккен емес.
SST-лердің қолданылу сценарилері (ағымдағы және болашақ)
Болашақ ақылды желілер: Тарату желілері (столбындағы түрлендіргіштерді алмастыру), микрожелілер (AC/DC гибрид микротаралу үшін), энергия роутерлері.
Электр транспорт: Ультракүшті EV зарядқыш станциялары, электр желілерінің тяговий күш тағынуы (особенно в среднем и низком напряжении).
Жаңартылған энергия интеграциясы: Шамал және күн энергиясын желіге қосу үшін үздік, ақылды интерфейс (середньовольтное прямое подключение үшін өте қолайлы).
Деректер орталықтары: Компактты, үздік және ақылды күш түрлендіргіш нода ретінде қолданылады, традиционды UPS алдындағы түрлендіргіштерді ортақ ету.
Арнайы өнеркәсіптік қолданылымдар: Жоғары басқару, жоғары сапатты күш, аймақтық шектеулер немесе күш түрлендірудің қатыстығы талап етілетін сценарилар.
Қорытынды
Жұмсартыз түрлендіргіш (SST) - бұл түрлендіргіш технологиясында революциялық бағыт. Сәндік электр энергия және жоғары үде айырмалану қолданылуы арқылы SST-лер қалыпты түрлендіргіштердің физикалық шектеулерін жеңіп, миниатюризация, жеңіл құрылым, ақылдылық және көптүрлі функционалдықты жетілдіреді. Халықаралық енгізу үшін жоғары баға, денсаулықты қорғау кедергілері және техникалық күрделіліктер қолданылатын, бірақ сәндік технологиялар (особенно широкозонные устройства, такие как SiC и GaN), магнитные материалы и алгоритмы управления үздік жетістіктерге жетеді. SST-лер өзара қолданылатын, үздік, қатысты және ақылды болашақ энергия системаларын құруда маңызды рөл атқарады, қатысты қолданылымдарда қалыпты түрлендіргіштерді қолдануы мүмкін.
