據行家說《2026 AIDC與SiC/GaN技術應用報告》統計，國內外已有超31家企業實現固態變壓器（SST）技術突破，標志著SST正式從實驗室走向產業視野，一場圍繞新一代電力變換技術的競賽已然鳴槍。
不過，這組數據僅僅是SST產業現狀的A面，B面卻是另一番景象：真正實現量產交付的企業屈指可數，絕大多數仍停留在樣機測試或小批量驗證階段。
現階段SST規模化落地存在多重技術難點，其中局部放電是制約行業量產的核心瓶頸，成為所有廠商必須攻克的首要關卡。
在量產交付的SST先行者中，陽光電源、為光能源、伊頓、臺達等企業合計訂單已突破300MW，成為SST產業化的標桿。這些企業分別采用何種方案實現“零局放”突破？跳出高頻變壓器絕緣優化的傳統思路，還有哪些創新技術能夠對SST的局放問題形成有效改善？今天，我們將為大家深入剖析。
SST局放治理①：
高頻變壓器的絕緣設計
固態變壓器通常采用級聯結構，其核心電路由多個子模塊串聯構成。每個子模塊包含中壓單元（即CHB的H橋與DAB原邊）、高頻變壓器（HFT）以及低壓單元（DAB副邊），中壓單元與低壓單元通過高頻變壓器實現隔離與功率傳輸。
在2026年新津固態變壓器產業研討會上，西南交通大學電氣工程學院舒澤亮教授表示，“過去很多團隊把SST的攻關重心全放在SiC器件和拓撲上，卻忽略了高頻變壓器的絕緣可靠性關卡。”
據他們的長期測試發現，70%以上的SST失效根源不是主功率器件故障，而是高頻變壓器灌封層的微局放逐步侵蝕絕緣結構。
針對高頻變壓器的局放問題，目前多家SST廠商已經有較好的應對策略。臺達電子局部放電的解決方法主要是通過爬電距離優化、局部放電抑制設計，讓中壓高壓端（如10kV或13.8kV）與800V低壓端徹底電氣隔離。
根據“行家說三代半”此前報道，陽光電源的SST主要從3個維度入手實現了機柜級“零局放”。一是為高頻變壓器開發了以環氧樹脂為主的絕緣介質，通過全方位的設計和電場緩釋等技術實現了在21kV下的零局放設計。二是通過固體絕緣與空氣絕緣有效保障功率變換機柜的零局放。三是配備局放檢測單元，可以提前6至12個月預警局放風險。
而伊頓和為光能源則披露了更多的技術細節。
SST高頻變壓器的絕緣系統通常先用柔性聚酰亞胺（PI）對繞組進行包覆，然后再用環氧樹脂（EP）對繞組間隙進行灌封填充，構成PI-EP復合絕緣。但PI-EP界面因理化特性差異而存在氣隙，成為局部放電源頭，且在高頻高溫下更易失效，是絕緣的薄弱環節。
為了實現高頻變壓器絕緣系統在10–30kHz、180°C以上電熱應力下的長期可靠性，伊頓在內部屏蔽材料增加了半導體縐紙，其彈性和對環氧樹脂的強附著力使屏蔽層可與環氧樹脂直接結合而無需增設界面層，這不僅消除了界面間隙帶來的絕緣隱患，也有助于提升澆注體的一體化成型質量與長期可靠性。
此外，傳統固態變壓器的高頻變壓器多采用整體灌封，但是灌封膠與磁芯存在熱膨脹系數不匹配，在熱應力下容易導致磁芯開裂，從而存在三大突出問題：成本高昂；溫升后電性能急劇下降；以及長期運行中易產生局部放電，影響設備可靠性。
針對上述問題，為光能源披露了一種新的高頻高壓變壓器工藝。根據該公司2025年專利書，他們將高壓側線圈組件作為獨立單元進行單獨灌封，使灌封膠不與磁芯整體灌注在一起，從而顯著降低因兩者熱膨脹系數不匹配而拉裂磁芯、導致電性能急劇降低的概率。同時，在控制方法上，通過調節低壓側與高壓側線圈組件的相對面積來控制漏感，并通過控制磁芯與各線圈組件的絕緣距離，使變壓器能夠適配不同的耐壓環境要求。該方案整體降低了電性能急劇降低的發生概率，同時有助于緩解局部放電風險并控制成本。
SST局放治理②：
功率轉換柜的絕緣優化
固態變壓器的局放防控絕不能僅聚焦于高頻變壓器，中壓艙的功率變化柜同樣是局放治理的重中之重。
前面提到，陽光電源為了實現機柜級“零局放”，他們還在功率變換機柜采用了固體絕緣和空氣絕緣的雙重措施。無獨有偶，伊頓的固態變壓器也在中壓艙采取了絕緣措施，以實現局放抑制。
根據伊頓的固態變壓器論文，為了滿足42kV耐壓要求，他們的中壓單元四周引入了聚酯玻璃氈板（GPO-3）絕緣板（下圖紫色部分），實現了與機柜框架的隔離，顯著提高整個系統的絕緣性能。在15kV檢測電壓下，該絕緣設計的局部放電測試結果為2.96 pC，低于10pC的要求值。
伊頓的固態變壓器的中壓單元引入絕緣板（紫色部分）
事實上，固態變壓器中壓單元的局放設計還可以進一步優化，例如采用新的信號隔離技術替代光纖通信。
現階段，光纖是固態變壓器常用的信號隔離手段，例如伊頓MV SST固態變壓器2.0系統采用光纖通信實現<3μs級系統保護。
光纖通信在SST中應用示意圖
來源：國家電能變換與控制工程技術研究中心（2017）
通常，光纖隔離技術主要可用于固態變壓器的2個信號通信場景：一是前級AC-DC高壓H橋整流單元的主控系統與模塊單元控制器之間的通信；二是后級DC-DC的原邊與副邊控制器之間的通信。
H橋主控與模塊單元光纖通信（左）、DC-DC原邊與副邊光纖通信（右）
光隔離是通過將電信號轉換為光信號，經由光纖傳輸，再在光接收器中還原為電信號，相較于容耦、磁耦等信號隔離技術，它具有抗電磁干擾能力強、隔離電壓高、支持遠距離傳輸及寬帶寬等特性，更適合固態變壓器的高壓應用場景。但是，它也增加了固態變壓器的絕緣技術要求。
DC-DC原邊與副邊光纖通信示意圖
事實上，目前行業已經出現了一種新的非接觸式信號傳輸方式——德氪微推出的毫米波無線隔離技術，有助于增強SST的絕緣性能。
據了解，相較于光纖隔離技術，德氪微的毫米波無線隔離技術在核心參數上優勢顯著。首先，其隔離芯片可實現1000μm以上絕緣層厚度，耐壓級別達萬伏以上，且在實測50kV隔離耐壓與30kV浪涌電壓的極限測試下保持零失效。同時，該技術還具備高共模瞬態抗擾度（CMTI）、納秒級低延時和高度集成化等優勢，全面滿足固態變壓器的嚴苛工況要求。
德氪微毫米波隔離技術結構圖
基于上述優勢，德氪微的毫米波無線隔離技術可精準解決傳統固態變壓器的光纖通信的痛點。
首先，它采用非接觸式信號傳輸，因此無需在絕緣擋板上開孔，從源頭規避了開孔對絕緣結構和局放性能的破壞。其次，它是基于固態半導體工藝，無光纖抗彎性差、易老化、溫漂大等固有局限，信號傳輸長期穩定可靠，而且傳輸速度遠比光纖快，為固態變壓器的高壓隔離通信提供了更優的解決方案。
除了固態變壓器LLC原副邊的信號隔離通信外，毫米波無線隔離技術還可以大幅降低前級AC-DC主控與子模塊的通信設計復雜度和成本。
鑒于主流SiC MOSFET器件的耐壓等級有限，固態變壓器的前級AC-DC變換器H橋通常需采用多個子模塊級聯（串聯或并聯）的拓撲結構，隨著子模塊數量的增加，光纖通信鏈路的數量成比例增長。
伊頓SST的控制器與光纖布線
因此，現有固態變壓器H橋的光纖隔離方案存在多重局限性：一是光纖鏈路數量龐大，直接推高了系統故障率；二是光纖彎折敏感，易引發信號衰減甚至物理斷裂；三是光模塊與接口器件的綜合成本遠高于其他隔離芯片方案；四是每路光纖接收器及其驅動芯片均需獨立供電，迫使系統增設多路隔離電源，顯著推高設計復雜度與體積，嚴重制約了SST的緊湊化設計；五是光纖的共模瞬變抗擾度（CMTI）指標偏低，難以滿足100kHz以上高頻開關工況下的可靠性要求。
針對上述光纖隔離方案的五大局限，德氪微的毫米波無線隔離技術以全新芯片級架構實現根本性突破。
首先，毫米波無線隔離模組通過電纜便捷連接控制柜，免去復雜布線，直接消除光纖鏈路數量龐大及彎折敏感帶來的故障隱患；
其次，其單模組支持雙向通信，可替代兩個光纖模組，大幅降低物料與維護成本，且核心芯片支持串口信號直連透傳，無需繁瑣編碼，極大簡化系統集成；
據了解，目前德氪微正積極推進毫米波無線隔離技術在SST中的應用，進展順利。
隨著SST向更高電壓、更高頻率演進，局部放電正成為制約絕緣壽命與系統安全的突出瓶頸。對此，行業已從材料、結構到無線隔離技術多維破局——伊頓、為光、陽光、臺達、德氪微等企業各有所長，業內還有更多廠商也在積極布局。期待這些技術合力攻克局放等技術難關，推動SST在數據中心、充電樁、儲能等新型電力場景中規模化落地，為能源轉型筑牢安全基石。
本文發自【行家說三代半】，專注第三代半導體（碳化硅和氮化鎵）行業觀察。
意法披露8吋SiC產能規劃，目標6萬片/月
納微半導體：Q2營收超7000萬元，環增兩位數
基本半導體：1.93億擴建SiC基地，年產70萬只
