Hệ thống điện bao gồm năm phần chính là “phân bổ phát điện, truyền tải và chuyển đổi điện năng”, và UHV chủ yếu bao gồm hai phần “truyền tải và chuyển đổi điện năng”. Trạm chuyển đổi và trạm biến áp là cốt lõi, thiết bị điện chiếm hơn một nửa tổng vốn đầu tư. Những lợi thế của UHV được hiện thực hóa từ việc chuyển đổi, bảo vệ, điều khiển, phát hiện và các khía cạnh khác. Cho dù đó là van chuyển đổi DC, thiết bị điều khiển và bảo vệ DC hay AC GIS, máy biến áp, đều không thể tách rời khỏi mạch tích hợp.

Các hệ thống điện phức tạp, từ linh kiện, hệ thống cấp bo mạch cho đến thiết bị đều có một số yêu cầu đặc biệt để đảm bảo quá trình chuyển đổi, đo lường, điều khiển và bảo vệ. Độ tin cậy là yêu cầu cơ bản và quan trọng nhất của hệ thống điện. Một khi xảy ra lỗi sẽ ảnh hưởng tới sản xuất, đời sống của con người; Thứ hai, nó được yêu cầu phải có tính thời gian thực. Điện áp và dòng điện luôn thay đổi và phải được điều chỉnh theo thời gian thực để đảm bảo sự ổn định; Thứ ba, hiệu quả cao vì toàn bộ đường dây truyền tải bao gồm rất nhiều hoạt động chuyển đổi năng lượng và cần giảm tổn thất; Thứ tư là chống nhiễu. Môi trường phức tạp của hệ thống điện sẽ tạo ra nhiều nhiễu điện từ. Do đó, hiệu suất, độ tin cậy cao, thời gian thực và chống nhiễu là những điểm khó khăn nhất trong thiết kế hệ thống điện và hệ thống UHV có yêu cầu cao hơn do tính đặc thù của nó.

Ngoài ra, mặc dù Trung Quốc đi trước rất xa về công nghệ điện áp siêu cao nhưng mọi dự án đều có những yêu cầu mới và cần phải đổi mới không ngừng để cố gắng khám phá các công nghệ mới. Đồng thời, với sự phức tạp ngày càng tăng của hệ thống điện áp siêu cao, nhu cầu tích hợp và trí tuệ đã thâm nhập vào từng hệ thống con. Con chip là vật mang để hiện thực hóa những đổi mới này. Loại chip nào có thể giải quyết nhiều thách thức trong hệ thống điện áp siêu cao?

Trong thực tế, độ tin cậy cao là giảm tỷ lệ thất bại. Để điều khiển và bảo vệ hệ thống truyền tải cần có khả năng giám sát hoàn hảo. Điều này đương nhiên không thể tách rời khỏi chuỗi tín hiệu kết nối các cầu miền tương tự và kỹ thuật số, trong đó việc cảm biến, thu thập, chuyển đổi và truyền điện áp, dòng điện và các thông số khác đến ADC của hệ thống là rất quan trọng. Đối với hệ thống điện thường có điện áp ba pha, dòng điện ba pha và điện áp, dòng điện của đường dây trung tâm. Có một mối quan hệ pha giữa các tín hiệu này. Do đó, ngoài thông tin biên độ, hệ thống phải có khả năng thu được mối quan hệ pha theo thời gian thực và chính xác để hệ thống có thể thực hiện bảo vệ và điều khiển. Ngoài ra, dải động của tín hiệu trong hệ thống điện, đặc biệt là tín hiệu dòng điện, rất rộng và yêu cầu về độ chính xác của việc thu tín hiệu rất cao để có thể xác định chính xác lỗi.

TI cung cấp ADC 16 bit được thiết kế đặc biệt cho hệ thống điện, với khả năng lấy mẫu đồng bộ, đa kênh, độ chính xác và độ chính xác cao, dải động rộng lên đến 90dB và có thể nhanh chóng tìm ra các lỗi ngắn mạch hoặc hở mạch. Hai ADC này được tích hợp với bộ khuếch đại và có mạch hiệu chuẩn chính xác bên trong nên không cần tích hợp hoặc hiệu chuẩn chuỗi tín hiệu bổ sung. Một cơ chế sửa lỗi cũng được tích hợp tại giao diện với CPU để đảm bảo quá trình giao tiếp đáng tin cậy được truyền đến hệ thống xử lý thông qua cơ chế giám sát. Nói cách khác, các sản phẩm ADC của TI có độ tin cậy cao từ miền analog đến miền số rồi đến các giao diện.

Trên thực tế, độ tin cậy của toàn bộ hệ thống được phản ánh thông qua việc triển khai chip và sơ đồ hệ thống. Điều đáng nói là tất cả các sản phẩm ứng dụng lưới điện của TI đều đã vượt qua quy trình quản lý chất lượng chuyên nghiệp và nghiêm ngặt trong các khâu liên kết sản xuất và thử nghiệm để đảm bảo độ tin cậy cao của sản phẩm. Trong toàn bộ phạm vi nhiệt độ, độ lệch nhiệt độ rất thấp, rất phù hợp với môi trường lưới điện phức tạp.

Hiệu suất của hệ thống điện đề cập đến hiệu suất chuyển đổi. Tất cả các loại thiết bị, từ van chuyển đổi đến trạm truyền tải, đều không thể tách rời khỏi bộ chuyển đổi năng lượng. Từng cái một, các ống điện chuyển đổi và truyền tải nguồn điện vô tận. Cho dù cần IGBT hay SiC để chuyển đổi năng lượng thì cần có ổ đĩa hiệu quả và đáng tin cậy để kiểm soát các thành phần cốt lõi này.

Do thiếu chip tích hợp cao, trình điều khiển IGBT theo truyền thống được triển khai bằng các mô-đun, rất tốn kém. UCC5870-Q1 mới nhất do TI ra mắt là trình điều khiển cổng đơn kênh có thể cấu hình được cách ly. ADC tích hợp bên trong có thể hỗ trợ nhiều loại giám sát đầu vào tương tự, đồng thời tích hợp các chức năng kiểm soát nhiệt độ và bảo vệ khác, hỗ trợ cấu hình giao diện SPI, để đạt được các chức năng phát hiện và chuyển đổi hiệu quả hơn, có thể áp dụng cho mọi SiC hoặc IGBT. Bằng cách này, khách hàng có thể thay thế các chức năng có thể được thực hiện bằng hai mô-đun bằng một con chip duy nhất, do đó đơn giản hóa việc thiết kế hệ thống truyền động và giảm đáng kể chi phí.

Các đặc tính điện từ của thiết bị là mối quan tâm lớn đối với hệ thống điện, nó không chỉ làm giảm bức xạ do thiết bị tạo ra mà còn chống lại sự can thiệp từ bên ngoài. Nhiều thiết bị TI, chẳng hạn như op amp, có bộ lọc tích hợp, vẫn có thể duy trì quá trình xử lý tín hiệu có độ chính xác cao dưới sự can thiệp điện từ mạnh từ bên ngoài. Công nghệ cách ly cũng là một phương pháp chống nhiễu quan trọng. TI là một trong những nhà sản xuất cách ly điện dung sớm nhất, vượt trội hơn nhiều so với bộ ghép quang truyền thống, bộ ghép từ và các đối thủ khác về khả năng chống nhiễu. Ví dụ, UCC5870-Q1 sử dụng công nghệ cách ly silicon dioxide để đạt được dv/dt lên tới 150 kV/ns, vượt trội hơn nhiều so với các đối thủ cạnh tranh.

Với sự phát triển hơn nữa của công nghệ UHV, hàng loạt công nghệ tiên tiến trong đó có truyền tải DC linh hoạt đang phát triển nhanh chóng, từ điều khiển, truyền động, bảo vệ đến vận hành và yêu cầu của toàn hệ thống. Đối với các công ty sản xuất chip, điều này có nghĩa là có nhiều cơ hội hơn nhưng cũng có yêu cầu cao hơn. Chúng ta có thể thấy rằng để đối phó với hệ thống lưới điện UHV ngày càng phức tạp, các sản phẩm TI đã và đang tăng tốc độ lặp lại, cung cấp cho thị trường những sản phẩm có độ tin cậy cao và khả năng tích hợp cao nhằm đơn giản hóa ứng dụng của khách hàng.