Solid-State Transformer dreifing hraðar þegar Kína nær byltingum í KV-Class SiC Power Devices

Tvær stórar framfarir á sviði breiður-bandgap hálfleiðara voru nýlega tilkynntar í Kína: 15 kV tvíátta-blokkandi SiC afltæki þróað af teymi Dr. Xing Huang hjá Pinejade og 10 kV SiC MOSFET sem Zhanxin Electronics og Zhejiang University gefa út í sameiningu.
Þessi afrek marka inngöngu Kína í alþjóðlegt leiðandi stig í kV-flokki SiC tækni og búist er við að þau muni hraða verulega markaðssetningu á fast-stöðuspennum (SST) í snjallnetum, gervigreindargagnaverum og endurnýjanlegum orkukerfum.

 

Að rjúfa tæknilegan flöskuháls háspennu SSTs.-

Sem næstu-kynslóð búnaðar fyrir framtíðarorkukerfi, lofa SST mikla afköst, fyrirferðarlítil stærð og sveigjanlegri orkustjórnun. Hins vegar hefur iðnvæðing þeirra lengi verið takmörkuð af frammistöðutakmörkunum há-afltækja.
Hefðbundin sílikon IGBT geta ekki uppfyllt SST kröfur um háspennu, háa rofatíðni og lítið tap. SiC, með tíu sinnum meiri sundurliðunarsviðsstyrk en kísil og í eðli sínu lægra rofa- og leiðnartap, hefur komið fram sem kjörið efni fyrir kV-flokka háspennunotkun.

Nýlegar byltingar í 10–15 kV SiC tækjum bæta SST skilvirkni verulega, einfalda kerfisarkitektúr og draga úr kostnaði-sem leggur grunninn að miðlungs-SST dreifingu.

 

15 kV tvíátta-Blokkun SiC tæki einfaldar miðlungs-spennusvæði

 

Nýja 15 kV tækið-með raunverulegri tvíátta lokunargetu og 15 kV sundurliðunarspennu-getur beint samband við meðal-spennukerfi án margra-þrepa steypingar, sem dregur úr SST steypistigi um meira en 80%.

Ný tvíátta útstöðvarhönnun, ásamt víðtækum rannsóknum á skammhlaupshegðun, snjóflóðabilun og háum-hitaöldrun, gerir kleift að lýsa áreiðanleika fullkomlega og styður krefjandi aðstæður eins og DC bilanaeinangrun og HVDC kerfi.

 

10 kV SiC MOSFET: Stórt flísasvæði, mikill straumur og massi-framleiðslu tilbúinn

 

Tækið nýtir há-orkujónaígræðslu og þrönga JFET-hönnun til að leysa eðlislæga víxl-á milli háspennu og lágrar viðnáms, á meðan fínstillt tengibyggingar bæta ávöxtun fyrir stóra-flasa.

 

Virkja uppfærslur á snjallnetum, gervigreindarmiðstöðvum og endurnýjanlegum orkugjöfum

Búist er við að þroski kV-flokks SiC afltækja muni flýta fyrir upptöku SST í mörgum geirum:

Smart Grids

SSTs sem nota meðalspennu SiC tæki gera skilvirka AC–há-tíðni–DC umbreytingu, bæta sveigjanleika nets og dreifða orkusamþættingu.

AI gagnaver

kV-flokkur SiC tæki gera meðalspennu-beina framboðsarkitektúr mögulega.

Aflþéttleiki eins-rekki getur náð 1 MW.

PUE getur farið niður fyrir 1,1.

Árlegur orkusparnaður fyrir ofmetra gagnaver getur numið tugum milljóna kWst.

Endurnýjanleg orka

Þökk sé há-tíðniafköstum:

PV inverter og vindbreytir geta minnkað síustærð um 50%.

kerfiskostnaður lækkar um ~20%;

Áreiðanleiki batnar við erfiðar umhverfisaðstæður.

 

Horfur: Hærri spenna, lægri kostnaður og víðtækari dreifing

Gert er ráð fyrir að kV-flokkur SiC tæki þróist í átt að:

hærri sundurliðunarspenna (15 kV+), hærra straumgildi og minna tap vegna skurðar-hliðs og háþróaðrar umbúðatækni;

lægri kostnaður með 8 tommu SiC oblátum og afrakstursbætur;

dýpri samþættingu við SST til að gera nýstárlega staðfræði fyrir snjallnet, gervigreind tölvuklasa og endurnýjanlega orkugrunna kleift.

Þessar byltingar sýna mikinn skriðþunga í háspennu SiC vistkerfi Kína og gefa til kynna mikilvægan glugga fyrir hraða SST iðnvæðingu.