《產業分析》打通重電與資料中心電源二脈 SST成台達搶攻800VDC利器
【時報記者張漢綺台北報導】AI資料中心成為吃電怪獸,串接電廠、電網到AI資料中心的80
0VDC(直流輸電)電力/電源架構逐漸成型,台達電(2308) 結合重電與電源相關解決方案技術
,整併直流機架式電源(Powershelf)」等產品,開發出兼具重電變壓器與電源電壓轉換功
能的「固態變壓器」,以及「備用電源&機架式電容機櫃」(Power Rack),獨有且創新的800
VDC架構,成為少數跨越電網重電及電子電源的電源廠。
由於技術的差異,從電廠、電網到各式終端應用如:AI資料中心等供電系統, 重電機廠
與電源廠一直是「井水難以犯河水」,從NVIDIA日前公布其800VDC 高壓直流資料中心供電架
構的供應商名單來看,供應商涵蓋了半導體、電源系統元件和資料中心電力系統的三個領域
,其中負責設計高功率密度的DC/DC 轉換器與母線系統,包括台達電(2308)、Flex Power(偉
創力)、光寶(2301)、Lead Wealth、Megmeet;負責提供整合高壓直流架構的固態變壓器(SS
T)、過流保護及維運方案的資料中心電力系統供應商為伊頓(Eaton)、施耐德電機(Schneide
r Electric) 與Vertiv 負責,凸顯AI資料中心電源系統與電力系統供應商要想要跨產業,必
須同時擁有電網重電到電子電源技術能力。
儘管重電相關技術與電源技術差距甚大,台達預期,隨著科技進步,AI資料中心等新興應
用龐大電力需求將加速促成「微電網」等分散式供電,超前佈署微電網相關重電技術,「養
兵千日」開發出串接中壓電網( 10 kV AC – 35 kV AC )到AI資料中心、兼具重電變壓器隔
離與電源轉換功能的「固態變壓器(SST)」,只要藉由SST轉換,即可將電網交流電轉為AI資
料中心所需的800VDC。
據了解,台達SST以SiC MOSFET為核心元件,運用SiC (碳化矽)晶片耐高壓、散熱佳與高速
開關上的優勢,讓電力轉換設備更小、更省電、更可靠;配合高速半導體開關與高頻功率電
子技術將大塊頭的低頻變壓器變小、變快、變高效,大幅提升功率密度與轉換效率,系統並
搭配「中壓隔離變壓模組」,讓高低壓電路彼此電氣分離,將中壓電網(通常 10 kVac AC~
35 kVac AC)與低壓直流端電氣隔離來確保安全,防止中壓端故障或過電壓影響負載端,實現
電源轉換與中壓隔離。
為達成同時擁有重電變壓器及電子電源功能,台達將電力電子轉換器(AC/DC)與高頻隔離(
DC/DC)整合,其中高頻隔離( DC/DC) 以高頻開關和變壓器完成直流電(DC)的調壓與安全隔離
,再藉由「中壓隔離變壓模組」,將電網高壓交流電直接轉換為 800V DC,有效簡化傳統多
級電源轉換架構,進一步提升整體效率與系統反應速度,實現高效率低耗損的電力轉換。
在台達SST架構中,「中壓絕緣設計」是關鍵技術之一,為達成將電網高壓直接轉成800V
且維持低耗損,台達以「中壓絕緣設計」,讓設備能承受中壓而不被擊穿,也就是SST 在處
理中壓等級交流電(通常 10 kV~35 kV)時,透過適當的絕緣材料、結構設計與隔離技術,確
保一次側(電網側)與二次側(負載或直流母線側)之間的電氣隔離以確保人員與設備安全 (防
止避免擊穿、放電、局部放電),並維持高效率高頻能量轉換。
在元件部分,由於SST為800V以上重電高壓設備,台達除採用SiC MOSFET外,內部串接的
連接器及電源開關等也同步升級為「重電工」等級規格,以因應高電壓或大電流需求;此外
, SST在高頻功率轉換過程中會產生熱能,需搭配完善的散熱與熱管理設計; 據了解,台達
SST採用強制風冷,所有關鍵元件在散熱上皆經過設計和驗證,相關散熱方式已納入整體設計
考量以確保工作溫度都在合適範圍內;在部分區域市場亦有提供液冷系統, 可根據應用場景
規劃搭配合適方案,以確保系統穩定與運行安全。