با پیشرفت چین در KV-توسعه ترانسفورماتور حالت جامد تسریع می‌شود-دستگاه‌های برق کلاس SiC

دو پیشرفت بزرگ در زمینه نیمه هادی های باند پهن- اخیراً در چین اعلام شد: یک دستگاه قدرت SiC مسدود کننده دو جهته 15 کیلوولت- که توسط تیم دکتر زینگ هوانگ در Pinejade توسعه یافته است، و یک MOSFET SiC 10 کیلوولت که به طور مشترک توسط Zhanxin Electronics و دانشگاه ژجیانگ منتشر شده است.
این دستاوردها نشان‌دهنده ورود چین به سطح بین‌المللی پیشرو در فن‌آوری KV-کلاس SiC است و انتظار می‌رود که به طور قابل‌توجهی به تجاری‌سازی ترانسفورماتورهای حالت جامد (SST) در شبکه‌های هوشمند، مراکز داده هوش مصنوعی و سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر سرعت ببخشد.

 

شکستن گلوگاه فنی-SSTهای ولتاژ بالا

به عنوان تجهیزات نسل بعدی برای سیستم‌های انرژی آینده، SST‌ها نوید راندمان بالا، اندازه فشرده و مدیریت انرژی انعطاف‌پذیر را می‌دهند. با این حال، صنعتی شدن آن‌ها مدت‌هاست که توسط محدودیت‌های عملکردی{2}}دستگاه‌های قدرت ولتاژ بالا محدود شده است.
IGBT های سیلیکونی سنتی نمی توانند الزامات SST را برای ولتاژ بالا، فرکانس سوئیچینگ بالا و تلفات کم برآورده کنند. SiC، با قدرت میدان شکست ده برابر سیلیکون و ذاتاً تلفات سوئیچینگ و هدایت کمتر، به عنوان ماده ایده‌آل برای کاربردهای kV-کلاس ولتاژ بالا- ظاهر شده است.

پیشرفت‌های اخیر در دستگاه‌های 10 تا 15 کیلوولت SiC به طور قابل‌توجهی کارایی SST را بهبود می‌بخشد، معماری سیستم را ساده می‌کند و هزینه{2}}پایه‌گذاری برای استقرار SST ولتاژ متوسط-را کاهش می‌دهد.

 

15 کیلوولت دو جهته-دستگاه SiC مسدود کننده توپولوژی های ولتاژ متوسط ​​را ساده می کند-

 

دستگاه جدید 15 کیلوولت-با قابلیت مسدود کردن دو جهته واقعی و ولتاژ شکست 15 کیلوولت{3}}می‌تواند مستقیماً با شبکه‌های ولتاژ متوسط-بدون آبشار چند مرحله‌ای ارتباط برقرار کند و سطوح آبشاری SST را تا بیش از 80% کاهش دهد.

طراحی جدید ترمینال دو جهته، همراه با مطالعات گسترده در مورد-رفتار مدار کوتاه، خرابی بهمن، و-کهنگی در دمای بالا، ویژگی‌های قابلیت اطمینان کامل را امکان‌پذیر می‌کند و از سناریوهای درخواستی مانند جداسازی خطای DC و سیستم‌های HVDC پشتیبانی می‌کند.

 

ماسفت SiC 10 کیلوولت: سطح تراشه بزرگ، جریان بالا و انبوه-آماده تولید

 

این دستگاه از کاشت یونی با انرژی بالا و طراحی JFET باریک استفاده می‌کند تا تجارت ذاتی- بین ولتاژ بالا و مقاومت پایین را حل کند، در حالی که ساختارهای ترمینال بهینه‌شده، عملکرد تراشه‌های- مساحت بزرگ را بهبود می‌بخشد.

 

فعال کردن ارتقاها در شبکه های هوشمند، مراکز داده هوش مصنوعی و انرژی های تجدیدپذیر

انتظار می‌رود بلوغ دستگاه‌های قدرت SiC کلاس کیلوولت- پذیرش SST را در چندین بخش تسریع کند:

شبکه های هوشمند

SSTهایی که از دستگاه‌های SiC با ولتاژ متوسط{0}}استفاده می‌کنند، تبدیل کارآمد AC به فرکانس بالا-DC، بهبود انعطاف‌پذیری شبکه و یکپارچه‌سازی انرژی توزیع‌شده را می‌دهند.

مراکز داده هوش مصنوعی

دستگاه‌های SiC کلاس {0}kV معماری‌های منبع تغذیه مستقیم ولتاژ متوسط ​​را امکان‌پذیر می‌سازند.

چگالی توان یک رک-می تواند به 1 مگاوات برسد.

PUE می تواند به زیر 1.1 برسد.

صرفه جویی در انرژی سالانه برای مراکز داده فوق مقیاس می تواند به ده ها میلیون کیلووات ساعت برسد.

انرژی های تجدید پذیر

با تشکر از-عملکرد فرکانس بالا:

اینورترهای PV و مبدل های باد می توانند اندازه فیلتر را تا 50٪ کاهش دهند.

هزینه سیستم تا 20% کاهش می یابد.

قابلیت اطمینان در شرایط محیطی سخت بهبود می یابد.

 

چشم انداز: ولتاژ بالاتر، هزینه کمتر و استقرار گسترده تر

انتظار می‌رود دستگاه‌های SiC کلاس{0}}کیلو وی به سمت زیر تکامل یابند:

ولتاژهای شکست بالاتر (15 کیلوولت +)، نرخ جریان بالاتر، و تلفات کمتر از طریق دروازه‌های ترانشه و فن‌آوری‌های بسته‌بندی پیشرفته.

هزینه کمتر از طریق ویفرهای SiC 8 اینچی و بهبود عملکرد.

ادغام عمیق تر با SST ها برای فعال کردن توپولوژی های نوآورانه برای شبکه های هوشمند، خوشه های محاسباتی هوش مصنوعی و پایگاه های انرژی تجدیدپذیر.

این پیشرفت‌ها حرکت قوی در اکوسیستم SiC{0}} ولتاژ بالا چین را نشان می‌دهند و پنجره‌ای حیاتی برای صنعتی‌سازی سریع SST نشان می‌دهند.