Solid{0}}State Transformerin käyttöönotto kiihtyy Kiinan saavuttaessa läpimurtoja KV--luokan SiC-virtalaitteissa

Kiinassa julkistettiin äskettäin kaksi suurta edistystä laajakaistaisten{0}}kaistapuolijohteiden alalla: 15 kV:n kaksisuuntainen-piikarbidia estävä teholaite, jonka on kehittänyt tohtori Xing Huangin Pinejaden tiimi, ja 10 kV SiC MOSFET, jotka Zhanxin Electronics ja Zhejiangin yliopisto ovat yhdessä julkaisseet.
Nämä saavutukset merkitsevät Kiinan tuloa kV{0}}luokan piikarbiditeknologian kansainväliselle johtavalle tasolle, ja niiden odotetaan nopeuttavan merkittävästi puolijohdemuuntajien (SST) kaupallistamista älykkäissä sähköverkoissa, tekoälyn palvelinkeskuksissa ja uusiutuvan energian järjestelmissä.

 

Korkeajännitteisten SST{0}}teknisten pullonkaulojen rikkominen

Seuraavan{0}}sukupolven laitteina tulevaisuuden energiajärjestelmiin SST:t lupaavat korkean hyötysuhteen, kompaktin koon ja joustavan energianhallinnan. Niiden teollistumista ovat kuitenkin pitkään rajoittaneet korkeajännitteisten teholaitteiden suorituskykyrajoitukset.
Perinteiset pii-IGBT:t eivät täytä SST-vaatimuksia korkean jännitteen, suuren kytkentätaajuuden ja pienen häviön osalta. Piikarbidi, jolla on kymmenen kertaa piin läpilyöntikenttävoimakkuus ja luonnostaan ​​pienemmät kytkentä- ja johtavuushäviöt, on noussut ihanteelliseksi materiaaliksi kV-luokan korkea{2}}jännitesovelluksiin.

Viimeaikaiset läpimurrot 10–15 kV SiC-laitteissa parantavat merkittävästi SST:n tehokkuutta, yksinkertaistavat järjestelmäarkkitehtuuria ja alentavat kustannuksia-luoen perustan keskijännitteisten SST-laitteiden käyttöönotolle.

 

15 kV kaksisuuntainen-PiiC-laitteen estävä laite yksinkertaistaa keski-jännitetopologioita

 

Uusi 15 kV:n laite-jolla on todellinen kaksisuuntainen estokyky ja 15 kV läpilyöntijännite-voi liittää suoraan keski-jänniteverkkoihin ilman monivaiheista{5}}kaskadointia, mikä vähentää SST-kaskaditasoja yli 80 %.

Uusi kaksisuuntainen pääterakenne yhdistettynä laajoihin oikosulkukäyttäytymistä, lumivyöryjen rikkoutumista ja korkeassa-lämpötiloissa koskeviin tutkimuksiin mahdollistaa täyden luotettavuuden karakterisoinnin ja tukee vaativia skenaarioita, kuten tasavirtavikojen eristämistä ja HVDC-järjestelmiä.

 

10 kV SiC MOSFET: suuri sirualue, suuri virta ja massa{1}}valmis

 

Laite hyödyntää korkean{0}}energisen ioni-istutusta ja kapeaa JFET-rakennetta ratkaisemaan luontaisen vaihto-korkean jännitteen ja alhaisen resistanssin välillä, kun taas optimoidut liitinrakenteet parantavat suurten-pinta-alan sirujen tuottoa.

 

Päivitysten mahdollistaminen älykkäissä verkkoissa, tekoälyn palvelinkeskuksissa ja uusiutuvissa energialähteissä

KV{0}}luokan SiC-teholaitteiden kypsymisen odotetaan nopeuttavan SST:n käyttöönottoa useilla sektoreilla:

Älykkäät verkot

Keski{0}}jännitteisiä SiC-laitteita käyttävät SST:t mahdollistavat tehokkaan AC–korkea{1}}taajuus–DC-muunnoksen, mikä parantaa verkon joustavuutta ja hajautettua energian integrointia.

AI-palvelinkeskukset

kV-luokan SiC-laitteet mahdollistavat keskijännitteen{1}}suorasyöttöarkkitehtuurit.

Yhden telineen{0}}tehotiheys voi olla 1 MW.

PUE voi pudota alle 1.1:n.

Hyperscale-palvelinkeskusten vuotuiset energiansäästöt voivat olla kymmeniä miljoonia kWh.

Uusiutuva energia

Korkean taajuuden{0}}suorituskyvyn ansiosta:

PV-invertterit ja tuulimuuntimet voivat pienentää suodattimen kokoa 50 %.

järjestelmäkustannukset laskevat ~20 %;

Luotettavuus paranee ankarissa ympäristöolosuhteissa.

 

Näkymät: korkeampi jännite, alhaisemmat kustannukset ja laajempi käyttöönotto

kV-luokan SiC-laitteiden odotetaan kehittyvän kohti:

korkeammat läpilyöntijännitteet (15 kV+), korkeammat virranmittaukset ja pienemmät häviöt kaivanto-portin ja kehittyneiden pakkaustekniikoiden ansiosta;

alhaisemmat kustannukset 8 tuuman piikarbidikiekkojen ja tuottoparannusten ansiosta;

syvempää integraatiota SST:iden kanssa mahdollistaakseen innovatiiviset topologiat älykkäille sähköverkoille, tekoälyklustereille ja uusiutuvalle energiapohjalle.

Nämä läpimurrot osoittavat vahvan vauhdin Kiinan korkeajännitteisessä{0}}piikarbidiekosysteemissä ja merkitsevät kriittistä ikkunaa nopealle SST-teollistumiselle.