El sistema eléctrico incluye cinco partes principales de “asignación de generación, transmisión y transformación de energía”, y el UHV se compone principalmente de dos partes de “transmisión y transformación de energía”. La estación convertidora y la subestación son el núcleo y el equipamiento eléctrico representa más de la mitad de la inversión total. Las ventajas de UHV se obtienen desde la conversión, protección, control, detección y otros aspectos. Ya sea una válvula convertidora de CC, un equipo de protección y control de CC o un transformador GIS de CA, son inseparables del circuito integrado.

Los sistemas de energía complejos, desde componentes, sistemas a nivel de placa hasta equipos, tienen algunos requisitos especiales para garantizar los procesos de conversión, medición, control y protección. La confiabilidad es el requisito más básico e importante del sistema eléctrico. Una vez que ocurre una falla, afectará la producción y la vida de las personas; En segundo lugar, es necesario que sea en tiempo real. El voltaje y la corriente cambian todo el tiempo y deben ajustarse en tiempo real para garantizar la estabilidad; En tercer lugar, es una alta eficiencia, porque todo el enlace de transmisión implica una gran conversión de energía y es necesario reducir las pérdidas; El cuarto es antiinterferencia. El complejo entorno del sistema eléctrico producirá una gran cantidad de ruido electromagnético. Por lo tanto, la alta eficiencia, la confiabilidad, el tiempo real y la antiinterferencia son los puntos más difíciles en el diseño de un sistema de energía, y el sistema UHV tiene requisitos más altos debido a su particularidad.

Además, aunque China está muy por delante en tecnología de ultra alto voltaje, cada proyecto tiene nuevos requisitos y necesita innovar constantemente para intentar explorar nuevas tecnologías. Al mismo tiempo, con la creciente complejidad de los sistemas de ultra alto voltaje, la demanda de integración e inteligencia ha penetrado en cada subsistema. El chip es un medio para realizar estas innovaciones. ¿Qué tipo de chip puede resolver muchos desafíos en un sistema de voltaje ultra alto?

De hecho, una alta confiabilidad reduce la tasa de fallas. Para controlar y proteger el sistema de transmisión, es necesario tener una perfecta capacidad de monitoreo. Naturalmente, esto es inseparable de la cadena de señales que conecta los puentes de dominio analógico y digital, en los que la detección, recopilación, conversión y transmisión de voltaje, corriente y otros parámetros al ADC del sistema es crucial. Para el sistema de potencia, suelen existir voltajes trifásicos, corrientes trifásicas y voltajes y corrientes de la línea central. Existe una relación de fase entre estas señales. Por lo tanto, además de la información de amplitud, el sistema debe poder adquirir la relación de fase en tiempo real y con precisión, para que el sistema pueda realizar protección y control. Además, el rango dinámico de las señales en el sistema de energía, especialmente la señal de corriente, es muy amplio y los requisitos para la precisión de la adquisición de la señal son muy altos, de modo que la falla se pueda localizar con precisión.

TI proporciona ADC de 16 bits especialmente diseñado para sistemas de energía, con muestreo síncrono multicanal, alta precisión y exactitud, amplio rango dinámico de hasta 90 dB y puede encontrar rápidamente fallas de cortocircuito o circuito abierto. Estos dos ADC están integrados con amplificadores y tienen circuitos de calibración precisos en su interior, por lo que no se requiere integración o calibración de cadena de señal adicional. También se integra un mecanismo de corrección de errores en la interfaz con la CPU para garantizar el proceso de comunicación confiable transmitido al sistema de procesamiento a través del mecanismo de monitoreo. En otras palabras, los productos ADC de TI tienen una alta confiabilidad desde el dominio analógico al dominio digital y luego a las interfaces.

De hecho, la confiabilidad de todo el sistema se refleja a través de la implementación del chip y el esquema del sistema. Vale la pena mencionar que todos los productos de TI para aplicaciones de redes eléctricas han pasado el estricto y profesional proceso de gestión de calidad en los enlaces de producción y prueba, para garantizar la alta confiabilidad de los productos. En todo el rango de temperatura, la variación de temperatura es muy baja, lo que es muy adecuado para entornos complejos de redes eléctricas.

La eficiencia del sistema eléctrico se refiere a la eficiencia de conversión. Todo tipo de equipos, desde válvulas convertidoras hasta estaciones de transmisión, no pueden separarse de la conversión de energía. Uno por uno, los tubos de potencia convierten y transmiten fuentes de energía sin cesar. Ya sea que se requiera IGBT o SiC para la conversión de energía, se requiere una unidad eficiente y confiable para controlar estos componentes principales.

Debido a la falta de chips altamente integrados, los controladores IGBT se implementan tradicionalmente con módulos, lo cual resulta costoso. El último UCC5870-Q1 lanzado por TI es un controlador de puerta de un solo canal configurable y aislado. El ADC integrado internamente puede admitir una variedad de monitoreo de entradas analógicas y también integrar control de temperatura y otras funciones de protección, admitiendo la configuración de la interfaz SPI, para lograr funciones de conversión y detección más eficientes, que son aplicables a cualquier SiC o IGBT. De esta manera, los clientes pueden reemplazar las funciones que se pueden realizar con dos módulos con un solo chip, simplificando así el diseño del sistema de accionamiento y reduciendo en gran medida el costo.

Las características electromagnéticas de los dispositivos son de gran preocupación para el sistema eléctrico, que no sólo debe reducir la radiación generada por los dispositivos, sino también resistir las interferencias externas. Muchos dispositivos TI, como los amplificadores operacionales, tienen filtros integrados, que aún pueden mantener un procesamiento de señales de alta precisión bajo fuertes interferencias electromagnéticas externas. La tecnología de aislamiento también es un método antiinterferente importante. TI es uno de los primeros fabricantes de aislamiento capacitivo, que es muy superior al optoacoplador tradicional, al acoplador magnético y a otros competidores en términos de capacidad antiinterferente. Por ejemplo, UCC5870-Q1 utiliza tecnología de aislamiento de dióxido de silicio para lograr dv/dt de hasta 150 kV/ns, que es muy superior a la de la competencia.

Con el mayor desarrollo de la tecnología UHV, se están desarrollando rápidamente una serie de tecnologías avanzadas que incluyen la transmisión de CC flexible, desde el control, el accionamiento y la protección hasta el funcionamiento y los requisitos de todo el sistema. Para las empresas de chips, esto significa más oportunidades, pero también mayores requisitos. Podemos ver que para hacer frente al cada vez más complejo sistema de red eléctrica UHV, los productos de TI han estado acelerando su iteración, proporcionando al mercado productos con alta confiabilidad y alta integración para simplificar la aplicación de los clientes.