System Wybodaeth Gyflawn Trawsnewidydd Cyflwr Solet (SST).

1. Diffiniad Sylfaenol ac Aliasau

Solid State Transformer (SST), a enwir yn academaiddTrawsnewidydd Pŵer Electronig (PET), a elwir hefyd yn is-orsaf cyflwr solid deallus neu lwybrydd ynni yn y diwydiant.

Yn y bôn nid yw'n drawsnewidydd craidd haearn, ond mae'n ddyfais fodiwlaidd pŵer electronig sy'n integreiddio cywiro, gwrthdroad, ynysu amledd uchel a rheoleiddio ansawdd pŵer. Mae'n dibynnu ar led-ddargludyddion bandgap SiC/GaN i wireddu trawsnewid foltedd ac ynysu trwy -newid amledd uchel, gan roi'r gorau i'r strwythur craidd pŵer 50 Hz traddodiadol{{6}amledd haearn-.

Mae'r term "solid{0}}state" yn dynodi dim rhannau cylchdroi neu olew -creiddiau haearn trochi; mae'r ddyfais gyfan yn cynnwys-cydrannau lled-ddargludyddion cyflwr solet yn gyfan gwbl, sy'n ei wahaniaethu oddi wrth olew hylifol-pŵer wedi'i lenwi-newidyddion amledd.

2. Egwyddor Weithio

Yn deillio o'r fformiwla anwythiad electromagnetig:

Arwynebedd trawstoriadol y craidd haearnSmewn cyfrannedd gwrthdro ag amlder gweithreduf.

Mae trawsnewidyddion amledd pŵer traddodiadol yn gweithredu ar 50 Hz sefydlog, sy'n gofyn am greiddiau haearn swmpus.

Mae SST yn rhoi hwb i'r amlder gweithredu i20 kHz ~ 200 kHz, gan grebachu cyfaint y cydrannau magnetig i 1/10 ~ 1/5 o'r maint gwreiddiol ar gyfer miniaturization.

Cadwyn trosi pŵer tri cham prif ffrwd:

Amledd pŵer AC uchel-foltedd eiledol uchel → cywiro rheoledig → bws DC foltedd uchel

-DC foltedd uchel wedi'i wrthdroi i mewn i gerrynt eiledol amledd uchel → trawsnewid foltedd ynysig gan drawsnewidydd amledd uchel cryno

AC amledd uchel ar yr ochr eilaidd wedi'i gywiro/gwrthdro → isel-amledd AC neu allbwn foltedd uchel-DC

Data Technegol

3. Tair Prif Topoleg Fasnachol

(1) Topoleg tri cham (Prif Ffrwd Ddiwydiannol,-Math o swyddogaeth lawn)

Strwythur:Cam Rectifier AC/DC + DC/DC -Amlder Cam Arwahanu + Cam Gwrthdröydd DC/AC

Cam mewnbwn: Mae cywiro lefel aml-lefel H-rhaeadredig (CHB) / MMC-yn addasu i gridiau foltedd canolig 10 kV a 35 kV, gan weithredu cywiro ffactor pŵer ac ataliad harmonig;

Cam ynysu: Trawsnewidydd soniarus DAB (Pont Actif Ddeuol) / CLLC (yn disodli DAB yn raddol ar gyfer{0}}newid llwyth meddal llawn a cholled is) + trawsnewidydd craidd magnetig nanocrystalline uchel-amledd;

Cam allbwn: gallu allbwn AC neu allbwn bws 800 V DC.

Manteision: Mae bysiau DC yn bodoli ar ochrau foltedd uchel ac isel, sy'n galluogi llif pŵer deugyfeiriadol, atal harmonig ar yr un pryd, mynediad storio ynni, ac addasu i gridiau pŵer hybrid AC-DC.

Ceisiadau: Is-orsafoedd dosbarthu 10 kV, cyflenwad pŵer ar gyfer canolfannau cyfrifiadura deallusrwydd artiffisial, gorsafoedd codi tâl ffotofoltäig integredig.

(2) Topoleg dau-gyfnod (Cynllun Cost Ysgafn Isel-)

Dau fath: Bws DC ar -ochr foltedd uchel neu fws DC ar ochr foltedd isel. Strwythur: cywiro AC/DC + trosi DC/DC un cam -.

Mae'r gwrthdröydd cam postio wedi'i hepgor i allbwn DC yn uniongyrchol, gan gynnwys strwythur symlach a cholled is.

Anfantais: aflonyddwch grid yn hawdd i'r ochr foltedd isel, gallu rheoleiddio ansawdd pŵer gwan.

Ceisiadau: EV ultra-pentyrrau gwefru cyflym, storfa ynni diwydiannol dosbarthedig, microgridiau foltedd isel.

(3) Matrics AC sengl-AC-AC Topology (Torri-Technoleg labordy ymyl, heb ei masnacheiddio)

Dim cynwysorau DC canolraddol. Mae trawsnewidydd matrics yn trosi pŵer yn uniongyrchol-AC amledd yn AC amledd uchel, yna'n adfer pŵer-amledd AC ar ôl pasio'r -newidydd amledd uchel.
Cydrannau lleiaf a dwysedd pŵer uchaf yn ddamcaniaethol. Fodd bynnag, heb gysylltiadau byffer DC, mae amrywiadau grid yn tueddu i dorri dyfeisiau pŵer i lawr, ac mae algorithmau rheoli yn hynod gymhleth. Dim ond wedi'i wirio mewn ymchwil awyrofod.

4. Cyfansoddiad Caledwedd Craidd

Lled-ddargludyddion Pŵer: Dyfeisiau prif ffrwd yw 1200 V / 1700 V SiC MOSFETs; Mae sglodion SiC 3.3 kV yn gwasanaethu senarios foltedd uchel 35 kV. Mae IGBTs sy'n seiliedig ar silicon yn cael eu diddymu'n raddol o SST foltedd canolig oherwydd colledion newid uchel.

Cydrannau Magnetig -amledd uchel: Nanocrystalline, aloi amorffaidd, creiddiau ferrite Mn-Zn (yn lle dalennau dur silicon) â cholled amledd uchel iawn-isel.

System Reoli: -saernïaeth graidd DSP+FPGA ddeuol ar gyfer rhannu foltedd/cyfredol, rheoleiddio foltedd lefel milieiliad a blocio namau.

System Oeri: Oeri hylif trochi / oeri dŵr plât ar gyfer modelau pŵer uchel; oeri aer ar gyfer unedau bach a chanolig.

Uned Fodiwlaidd: -pensaernïaeth fodiwlaidd safonol IOP (Input Series Output Parallel) diwydiant. Mae unedau SiC foltedd isel wedi'u cysylltu mewn cyfres i wrthsefyll foltedd uchel 10 kV; gellir osgoi modiwlau diffygiol heb ddiffodd y system.

5. Cymhariaeth: Trawsnewidydd Cyflwr Solid yn erbyn-Trawsnewidydd Amledd Pŵer Traddodiadol

6. Senarios Cymhwysiad -manwl

(1) System Pŵer Newydd ac Ochr Grid Pŵer

Is-orsaf cyflwr solid hyblyg

Yn disodli -newidyddion math hen flwch mewn dinasoedd. Mae un SST yn integreiddio rheoleiddio foltedd, triniaeth anghydbwysedd tri cham, hidlo harmonig ac ynysu namau, gan ddatrys problemau fel foltedd isel aml a cherrynt niwtral gormodol mewn hen ardaloedd preswyl. Mae'n ynysu diffygion o fewn 0.8 eiliad, tra bod trawsnewidyddion traddodiadol yn cymryd mwy na 12 eiliad.

Llwyfannau atgyfnerthu ynni gwynt ar y môr

Mae llwyfannau alltraeth yn cynnwys gofod cyfyngedig a chostau adeiladu uchel. Mae SST yn torri cyfaint o 70%, gan ddileu-cabanau trawsnewidyddion amledd pŵer mawr i leihau costau adeiladu peirianneg a chodi ar y môr. Gellir cysylltu allbwn DC o dyrbinau gwynt ar y môr yn uniongyrchol i SST ar gyfer trawsyrru cam-i fyny.

Oddi ar-microgridiau grid

Ar gyfer ynysoedd anghysbell, allbyst ffin a seiliau ffotofoltäig maes, mae ffurflenni PV + storio ynni + SST wedi'u gosod mewn systemau pŵer grid i sefydlogi amrywiadau allbwn ffotofoltäig ysbeidiol yn awtomatig.

(2) Canolfannau Cyfrifiadura a Chanolfannau Data (Trac wedi'i fasnacheiddio cyflymaf)

SST yw'r datrysiad cyflenwad pŵer DC foltedd uchel 800 V safonol ar gyfer clystyrau NVIDIA & Huawei AIDC. 10 mae pŵer trefol kV yn cysylltu â SST yn uniongyrchol ac yn trosi'n 800 V DC ar gyfer cypyrddau GPU.

Yn dileu cysylltiadau trosi 5-(trawsnewidydd blwch 10 kV → 400 V AC UPS → cywiro aml-gam), gan godi effeithlonrwydd cyflenwad pŵer cyffredinol o 91% i 97.5%.

Mae cerrynt cebl yn gostwng yn sydyn, gostyngiad o 55% yn y defnydd o gopr, gan ganiatáu i 30% yn fwy o gabinetau cyfrifiadurol gael eu defnyddio mewn neuaddau data.

Wedi'i adeiladu-mewn rhyngwynebau storio ynni, cysylltu batris â bysiau DC ar gyfer newid pŵer di-dor a sero amser segur cyfrifiadura yn ystod llewygau.

Mae prosiectau peilot yn rhedeg yn Guian East{0}}data West-clwstwr cyfrifiadura, Tencent Qingyuan Cyfrifiadura Sylfaen a Parc Cyfrifiadura Alibaba Zhangbei.

(3) Diwydiant Trafnidiaeth

Trawsnewidyddion tyniant ar fwrdd y-trenau cyflymder uchel ac EMUs

Mae newid{0}}pŵer ar{0}--newidyddion tyniant amledd{-amledd uchel-yn lleihau pwysau cerbyd 40%, gan leihau traul olwynion a defnydd ynni trenau. Gellir bwydo ynni trydan a adfywiwyd yn ystod brecio yn ôl i'r grid neu ei gyflenwi i drenau cyfagos, gan dorri'r defnydd pŵer cyffredinol 10% ~ 15%.

Cyflenwad pŵer hyblyg ar gyfer systemau metro

Mae llinellau metro yn Guangzhou a Shenzhen yn cynnal cynlluniau peilot cyflenwad pŵer tyniant SST i ddileu llygredd harmonig a achosir gan weithrediad metro ac ailgylchu ynni brecio, gan haneru arwynebedd llawr is-orsafoedd metro.

Pŵer glan y porthladd ar gyfer llongau

Mae llongau ledled y byd yn mabwysiadu gwahanol safonau foltedd ac amledd (6 kV / 10 kV, 50 Hz / 60 Hz). Mae SST yn addasu i foltedd ac amlder mympwyol i wireddu cysylltiad grid di-dor ar gyfer llongau o wahanol wledydd ac osgoi ymchwyddiadau cysylltiedig â grid sy'n niweidio systemau pŵer llongau.

(4) Cyflenwad Pŵer Precision Diwydiannol

Gweithdai gwneuthuriad wafferi a lithograffeg ar gyfer diwydiant lled-ddargludyddion

Mae offer lithograffeg ac ysgythru yn hynod sensitif i aflonyddwch foltedd; bydd amrywiad foltedd o 0.5% yn achosi sgrapio wafferi. Mae SST yn ynysu trawiadau mellt ac aflonyddwch arc o'r grid yn weithredol, gan gyflenwi pŵer glân gydag afluniad harmonig llwyr (THD) < 2%.

Ffwrneisi bwa metelegol a storfa ynni diwydiannol ar raddfa fawr

Mae gweithfeydd dur yn storio trydan yn ystod oriau allfrig ac yn gollwng yn ystod cyfnodau brig. Wedi'i gyfuno â throsi deugyfeiriadol SST ar gyfer storio ynni foltedd uchel, mae gwariant trydan diwydiannol yn cael ei leihau.

7. Poteli diwydiannu

Rhwystr Costau
Mae modiwlau pŵer SiC foltedd uchel yn parhau i fod yn ddrud. Mae cost gyffredinol SST 10 kV 3~6 gwaith yn fwy na-newidydd amledd pŵer-cyfwerth, heb fanteision economaidd ar gyfer rhwydweithiau dosbarthu preswyl arferol.

Her Inswleiddio -amledd uchel
Mae meysydd trydan amledd uchel yn sbarduno gollyngiad rhannol yn hawdd, gan gyflymu heneiddio deunyddiau inswleiddio o dan foltedd uchel a chyfyngu ar fywyd gwasanaeth cyffredinol, yr anhawster technegol mwyaf ar gyfer SST foltedd uchel.

Cylched-Gwan Byr Gwrthsefyll Gallu Dyfeisiau
Mae trawsnewidyddion amledd pŵer yn cynnal sawl eiliad o effaith cylched byr, tra bod lled-ddargludyddion SiC yn llosgi allan o fewn microeiliadau o dan amodau cylched byr. Rhaid gosod modiwlau amddiffyn a dargyfeirio lluosog diangen mewn systemau rheoli, gan gynyddu cymhlethdod y system.

Golau Gwael-Effeithlonrwydd llwytho
Pan fo llwyth yn is na phŵer â sgôr o 30%, mae colled newid yn dominyddu colled pŵer SST ac mae effeithlonrwydd yn disgyn o dan 93%. Mewn cyferbyniad, mae trawsnewidyddion amledd pŵer yn cynnal effeithlonrwydd uwch na 98% o dan lwyth ysgafn, gan wneud SST yn anaddas ar gyfer gorsafoedd dosbarthu gwledig sydd â llwythi isel yn gyson.

System Gweithredu a Chynnal a Chadw Anaeddfed
Mae gan drawsnewidyddion traddodiadol systemau cynnal a chadw aeddfed ac eang. Mae SST yn integreiddio electroneg pŵer, rheolaeth fewnosodedig a thechnoleg magnetig amledd uchel, gan osod gofynion technegol uwch ar bersonél cynnal a chadw.

8. Tueddiadau Datblygu'r Dyfodol

Uwchraddio Dyfais: Mae mabwysiadu dyfeisiau SiC foltedd uchel 3.3 kV a 6.5 kV yn raddol yn lleihau nifer yr unedau cysylltiedig cyfresi ac yn symleiddio strwythur SST 10 kV/35 kV; Mae dyfeisiau GaN yn treiddio i gymwysiadau foltedd uchel{{6}cyfrwng pŵer-.

iteriad Topoleg: Mae topoleg resonant CLLC yn disodli DAB yn gynhwysfawr i ddatrys y broblem o golled DAB uchel o dan lwyth ysgafn. Unwaith y bydd anawsterau rheoli wedi'u datrys, bydd topoleg un cam AC-AC yn cael ei gymhwyso mewn senarios awyrofod ysgafn.

Integreiddiad Uchel: Mae cydrannau pŵer, gyriant a synhwyrydd yn cael eu pecynnu i fodiwlau SiC IPEM integredig i leihau cyfaint y ddyfais ymhellach.

Gwahaniaethu Cymhwysiad

Bydd rhwydweithiau dosbarthu trefol a gwledig cyffredin yn cadw -newidyddion amledd pŵer traddodiadol;

Bydd canolfannau cyfrifiadura, gorsafoedd gwefru cyflym iawn, ynni gwynt ar y môr a thrafnidiaeth rheilffordd yn dyst i -boblogi SST ar raddfa fawr rhwng 2028 a 2032.

Cais Rhwydweithio: Mae SSTs lluosog yn ffurfio clwstwr rhyngrwyd ynni i gydlynu llwythi ffotofoltäig, storio ynni a gwefru o fewn gridiau pŵer rhanbarthol.