数据中心供电瓶颈，伊顿如何推动SST落地？

电子发烧友网综合报道 固态变压器 SST的核心思想是用


电力电子


开关器件替代传统工频变压器的铁芯-铜绕组结构。通过高频开关动作将低频交流电调制为中高频电能，经高频变压器实现电压变换与


电气


隔离，再通过电力电子变换器输出期望波形。




随着


AI


数据


中心


机柜功率激增，800V


DC


供电架构加速推进落地，SST也正在取代工频变压器，开始在数据中心内逐步实现规模化应用。




近日伊顿发布了《数据中心中压能源路由器技术白皮书》，伊顿中压能源路由器通过集成化、智能化的中压固态变压器(MV SST)技术，将传统数据中心由10kV/400V中压变压器、低压配电柜、UPS、输出配电柜、连接电缆、走线桥架等组成的系统与工程，融合成一个工厂化、标准化、模块化的产品组合。




本质上，这是基于固态变压器的一套数据中心供电方案。




按白皮书的划分，中压交流到低压交流的变换器拓扑根据变换级数与直流母线配置分为四类：类型1为一级隔离型


AC


-AC变换，无直流母线，结构最简洁、成本和功率密度优势最大，但功能单一，不具备无功补偿能力，输入输出直接


耦合


；




类型2为二级变换（AC-DC + DC-AC），设有中压直流母线，网侧可进行无功补偿、中压直流可接入


新能源


，但电网扰动会直接传递至低压侧；




类型3同样为二级变换（AC-DC + 隔离DC-AC），但直流母线设在低压侧，低压直流母线可接入新能源，却缺少中压直流接口；




类型4为三级变换（AC-DC + 隔离DC-DC + DC-AC），同时配置中压与低压两级直流母线，既具备无功补偿与新能源接入能力，各级变换又通过直流母线解耦，电路选择多样、控制更简单，是各类样机和产品最常用的拓扑。




伊顿选择了结构最完整、灵活性最高的三级变换，兼具中压和低压直流母线接口。这一选择的核心优势在于，既能实现网侧无功补偿，又能直接接入光伏/储能等新能源；各级变换通过直流母线解耦，系统控制更简单、电路选择更灵活，是各类样机和产品最常用的拓扑。




由于中压输入电压高、输出


电流


大，伊顿采用输入串联-输出并联的模块化结构，即用低压低电流功率器件搭建分立能源变换单元，成本更低、可靠性更高。每相由7组功率模组构成（每组含1中压单元+2高频变压器+1低压单元），正常工况6组运行实现满压满功率，1组热备份。物理上融合为“中压开关柜→输入滤波柜→三相电力电子柜→直流输出柜”四柜一体的标准化产品。




绝缘方面，中压模块采用GPO-3玻璃纤维层压板，通过42kV工频耐压、75kV雷电冲击测试；高频变压器全绝缘设计，峰值效率99.7%，功率密度8.6kW/L。控制架构选择分布式方案——中央


控制器


处理协同，每个功率单元配置本地控制器，


算法


开发简单、易维护、易迭代。




白皮书将伊顿中压能源路由器与当前数据中心三种主流供电方案进行了系统对比：





以2.4MW容量、50%负载、1.2元/度电计算，中压能源路由器相对于传统HVDC方案每年可节省电费约41.6万元；相对于HVDC电力模块方案每年可节省约10.1万元，约7年补回初期投资差异。




中压能源路由器产业生态涵盖上游（


半导体


模块、高频磁件、绝缘材料）、中游（SST设备制造商）和下游（云/算力数据中心）。白皮书指出，产业链尚未形成闭环，制造成本竞争力有待提升。目前国标GB/T 40097-2021已发布功能规范，但行业标准仍需在系统架构、


接口


、可靠性、绝缘等方面进一步细化。





小结：





伊顿制定了2024-2026三年路线图，2024年开展技术验证，2025年推进规模测试与产业生态成熟，2026年实现规模应用并形成标准统一、成本最优的高质量发展格局。目前，伊顿正与互联网头部客户推动第一套中压能源路由器项目的落地，当技术突破、产业生态与应用场景三者交汇，能源互联网的时代或将真正到来。