最近看到很多HVDC的文章,我想說我來分享一下我的學習過程,僅供參考,有錯在跟我說
Why?
可以參考下圖,目前的都是,將交流電轉換成直流電,交流電是市電,所以沒辦法改變,所以目前改變的是DC 端,從原本的54V 變成800V那這樣的意義是甚麼,我們先來上課
輸出功率 = 效率 x 輸入功率 ( Po=eff(%) x Pin )
我們先假設效率100%,所以這兩個會相等,那功率在直流的情況下可以列為以下公式
功率 = 電壓 x 電流 ( P=V x I )
好了,所以我們就來算數學,假設輸出功率為4000W,把我們的電壓拉高,從50V變成800V,我們可以得出,電流會從80A 變成5A
那電流變小的好處有甚麼?
那又要算數學了,導通損失公式
損失 = 電流平方 x 電阻 ( Ploss = I^2 x R )
所以我們可以知道,假設我們的銅線粗度不變,我們的電流從80A 降低到5A,我們的損失就會是原本的 1/256 大大的減少了損失
反過來說,假設我們控制的是損失,那就可以將銅線的粗度變細
將電壓拉高,可以見少銅線的粗度或是可以降低導通損失
現在來說會遇到甚麼問題
最大的問題應該就是成本上升
原本為50V的情況下,我所選用的的MOSFET,只需要抓大概100V 左右的電壓應力 (根據架構會不太一樣),但如果我們將輸出拉高到800V,我們所選用的MOSFET 電壓應力可能就要拉到1000~1200V,那這個輸出電壓下,我們大多會選用SiC MOSFET 這就是為甚麼SiC 對於HVDC 會重要的原因,但SiC 有一個極大的缺點,他的價格是比Si 高出許多,雖然我們可以更改架構,分攤電壓應力,但這樣就又要考慮成本
簡單來說就是原本的架構需要請一個大學生,現在的架構可能要請一個博士生,或是兩個碩士生
所以更改架構後,需要考量的就是銅線的成本以及MOSFET的成本,怎麼去抓平衡,這就是工程師要煩惱的
但我覺得,會將電壓升上去的原因,主要是效率以及熱,效率差,理論上熱量就高,所以我的想法是,最大的問題是在解熱,因為解熱有上限,成本沒有

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