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固態變壓器與（yǔ）傳統變壓器區別-固（gù）態變壓器的（de）工作原理（lǐ）

發布時間：2025-07-11 14:14:32      點擊次數：306

一、本（běn）質區別：能量轉換原理（lǐ）

特性傳統變壓器固態變壓器 (SST)
核心原理電磁感應（法拉第定律）電力電（diàn）子（zǐ）開關（半導體器件）
能量（liàng）形式轉換交流→磁能→交流（liú）（同頻）交流→直流→高頻交流/直流（主動控製）
核心材料矽（guī）鋼片鐵芯 + 銅/鋁（lǚ）繞組半導體芯片（IGBT/SiC MOSFET） + 高頻磁芯
工作頻率固定工頻（50/60Hz）高頻化（kHz~MHz）
體積/重量大（受限於低頻鐵芯尺寸）減（jiǎn）小50%以上（高頻縮小磁元件）
能量控製能力被動傳輸主動調控（電（diàn）壓、電流、功率（lǜ）因數）

二、固態變壓（yā）器核心工作原理：三級功率變換

SST通過三級（jí）電路拓撲實現電能轉換與隔離，其結構遠比傳統變壓器複（fù）雜：

1.輸入級：AC/DC整流(RectifierStage)

功能：將工頻（pín）交流電轉換為可控直流電

關鍵技術：

PWM整流技術(如三相VIENNA整流拓撲)

使用SiCMOSFET實現>99%效率

核心作（zuò）用：實（shí）現單位功率因數(PF≈1)，抑製（zhì）電網諧（xié）波汙染(THD<5%)，穩壓輸出直流母線電（diàn）壓(如800VDC)

2.隔離級：高頻DC/DC變換(IsolationStage)

功能：電氣隔離+電壓匹（pǐ）配(核心替代傳統（tǒng）變壓（yā）器)

關鍵技術：

高頻隔離(20kHz-100kHz)：采用納米晶/鐵氧體磁芯（xīn）

拓撲：雙有源橋(DAB)、LLC諧振變（biàn）換器

顛覆性優勢（shì）：

體積縮小至傳（chuán）統變壓器的1/10(因\(P\proptof\cdotB\)，高頻允許小磁芯)，效率>98%(無鐵損，銅損大幅降低)

3.輸出級：DC/AC逆變(InverterStage)

功能：按需生成定（dìng）製化（huà）電能

輸出靈活性：工頻（pín）交（jiāo）流(50/60Hz)，變頻交流(如（rú）400Hz航（háng）空電源（yuán）)，直流(如數（shù）據中心48VDC)

智能控製：實（shí）時穩壓/限流，無縫切換並網/離網模（mó）式

三、功能與性能的降（jiàng）維打擊（jī）

能力傳統變壓器SSTSST實現方式
電壓調節有限分接✓無級調壓（PWM實時控製（zhì））
故障電流阻斷×✓10ms內閉鎖IGBT，切斷短路電流（liú）
雙（shuāng）向功率（lǜ）流×✓整流/逆變模式自由切換（huàn）
諧波治理×✓主動濾波（FFT分析+諧波補償）
直流輸（shū）出×✓直接提供直流端口
孤島運行支持×✓黑啟動能力+微電（diàn）網調度（dù）

四、核心應用場景

1.新型電力（lì）係統

新能源並網：解決風電/光伏波動性，實（shí）現低電（diàn）壓穿越(LVRT)

直流（liú）配電網：天然適配直流母線架構(如±375VDC)

2.高端工業

電弧爐/軋（zhá）機：毫秒級動態無功補償(SVG功能集（jí）成)

半導體製造：提供超純淨電能(THD<1%)

3.交通電氣化

智（zhì）能充電樁：V2G(車（chē）輛到電網)雙向能量交互

全電船舶/飛機：高頻輕（qīng）量化設計替代旋轉變壓器

4.國防與科研

電磁彈射：瞬時釋放MW級（jí）脈（mò）衝（chōng）功率（lǜ）

粒子加速器：微秒級精密電（diàn）源控製（zhì）

上一條：特種變壓器的工作原（yuán）理-特種變壓器的（de）用途和（hé）主（zhǔ）要作用
下一條：電源（yuán）變壓器的工作原（yuán）理是什麽（me）-電源變（biàn）壓器的作用及（jí）原（yuán）理

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