Cấu trúc cơ bản một SST gồm: Mạch điện tử điện áp cao, công suất lớn, máy biến áp tần số
cao, mạch điều khiển các van bán dẫn, bộ tản nhiệt, mạch điều khiển, hệ thống làm mát, và các
mạch phụ trợ khác. Do cấu trúc phức tạp như vậy nên việc thiết kế máy biến áp SST cần đặc biệt
chú ý, trước tiên là vấn đề tản nhiệt vì mục đích giảm kích thước và trọng lượng không được dùng
dầu để làm mát, mặt khác các thiết bị điện làm việc với điện áp cao nên vấn đề cách điện để đảm
bảo an toàn cho người và thiết bị cần phải được chú ý đặc biệt, nếu thiết kế không tốt thì mục đích
giảm kích thước, trọng lượng hiệu suất cao làm việc an toàn sẽ không đáp ứng được.
Thiết kế bắt đầu từ lựa chọn các phần tử sau đây:
Chọn vật liệu làm lõi thép
Hiện nay vật liệu sắt từ làm lõi biến áp có các loại sau: Thép silic, ferrit, thép vô định hình và tinh
thể nano. Lõi ferrit có tổn hao không lớn, giá thành rẻ nhưng mật độ từ thông bão hòa thấp, không đáp
ứng được yêu cầu giảm kích thước, trọng lượng SST. Thép vô định hình có thể dùng để chế tạo lõi
biến áp SST, tuy nhiên lõi được làm từ tinh thể nano lại có mật độ công suất, mật độ từ thông bão hòa
cao hơn lõi thép làm từ thép vô định hình và vật liệu ferrit, thép vô định hình có tổn thất lõi thấp nhất,
hứa hẹn hiệu suất sẽ cao. Khi so sánh các kết quả mghiên cứu về các loại lõi thép được làm từ các
vật liệu từ khác nhau nhận thấy lõi tinh thể nano có hiệu suất (>99,5%), trọng lượng (<15kg), còn khi
lõi ferrit có khối lượng lớn (>22kg), hiệu suất của lõi vô định hình chỉ đạt (98,5%).
Rõ ràng thép tinh thể nano nên được chọn làm lõi của biến áp điện tử.
Lựa chọn van bán dẫn công suất và sơ đồ bộ biến đổi
Thyristor là thiết bị bán dẫn công suất có tần số đóng ngắt nhỏ hơn 1kHz và khi làm việc với
tần số chuyển mạch cố định thì tổn hao lớn do đó không phù hợp với SST vì không đảm bảo được
yêu cầu kích thước, trọng lượng nhỏ và hiệu suất lớn. Các MOSFET chỉ thích hợp công tác khi điện
áp khóa <10 - 15kV, điện trở tiếp giáp tăng đáng kể khi điện áp khóa và nhiệt độ của tiếp giáp tăng
lên, do đó không thích hợp cho SST làm việc với điện áp và tần số cao. Các thiết bị điện tử mới như
IGBT có tổn hao dẫn điện nhỏ, thời gian chuyển mạch trung bình, nhiệt độ hoạt động cao, và vùng
hoạt động an toàn tương đối tốt nên đáp ứng được yêu cầu của SST. Hiện đã có nhiều cơ sở nghiên
cứu chế tạo thử SST sử dụng IGBT cho loại có công suất lớn, điện áp cao. Để tăng điện áp và
dòng điện cấu trúc module (nối tiếp hoặc song song các phần tử) có ưu thế nên đang được sử dụng.
Cấu trúc bộ biến đổi nên được chọn là cấu trúc đa mức đảm bảo hoạt động ở điện áp cao.