Tecnoloġiji u Sfidi Oħraġa tal-Trasformaturi Elettronici ta'alta Tensjoni

Il-trasformaturi tal-enerġija tradizzjonali jaffrontaw problemi intrinsequi minħabba is-sensuri tagħhom. B'mod kritiku, huma essenzjali għal l-monitoring, il-kontroll u t-tutela tal-pjan tal-enerġija (pereżempju, rikord tal-falliment, kontrol tal-sigurtà). Imma, it-tanfi elektromagnetiku kbir permezz ta' mezzi ta' informazzjoni u l-mankanza ta' usċita ta' segnali digitali minn sistemi digitali jiċċomplichu l-kumunikazzjoni sekondarja. Il-kabbli sekondarji komplikati jkompensaw l-affidabilità ta' l-iktar bogħod tal-mikrokomputers, semplifikandu t-tutela u l-apparataturi sekondarji. Din l-innovazzjoni se tintegrakom l-apparataturi sekondarji fis-sistemi, li jagħti spinta lill-digitalizzazzjoni/komputerizzazzjoni tas-sottostazzjonijiet u trasforma l-automatizzazzjoni/t-tutela tas-sistema tal-enerġija.

Il-trasformaturi elettroniki jgħandhom isolazzjoni ta' tanfi ottiku, imma l-linji ta' volti ħafiġa għall-rilievi/trasfer ta' segnali biss huma stabili u affidabili bi sors DC—sfida teknika ħafna fundamentali fit-fisika. Il-kamp elettromagnetiku varjabbil attornajt il-konduċtur tal-volti ħafiġa, ottenibbli permezz ta' induzzjoni elettromagnetika, huwa ideali (l-enerġija hi "auto-stimulanti", estratta u uża mill-oggett misuratu, bażata fuq stimolazzjoni elettromagnetika AC). Fost il-hsieġa, sfidi tekniki jwasslu lill-dependenza fuq metodi kostosi (pereżempju, lasers, mikroboskorri). Dan id-dokument esplora l-auto-regolazzjoni tas-sors tal-enerġija permezz ta' teknoloġija elettronika all-għodu, inkluż kumunikazzjoni ottika u materjal magneżju.

1 Bobina ta' Nuċel Aeri

F'dan it-tagħlim, it-trasformaturi ETA ta' volti ħafiġa jgħandhom bobini ta' nuċel aeri bħala elementi sensuri. Lasers semikonduktör ta' volti bass, miftuħa minn fibra ottika fuq linji modulati ta' volti ħafiġa, jkonvertu segnali ta' volt. L-informazzjoni elettrika misurata (input bħala segnali digitali) tdiri LEDs, bl-fibra ottika tkun ttrasmetti l-segnali llagħas tal-volti bass bħala pulsi ottiki.

Differenzi minn l-avvolgiment tal-trasformaturi tradizzjonali, il-bobini ta' nuċel aeri jsegwuw regoli strett: L-avvolgimenti sekondari huma distributi f'forma ugwal fuq skeldi magneżju mhux metalici (sessjun transverzali uniformi); il-bobini jinklude l-istess forma; il-pjan orizzontali ta' kull avvolgiment għandhom jawn perpendikulari mal-tangent tal-kazza tal-bobina (falks, l-erruri ta' misurament jzidu). L-avvolgiment semi-manwali solit jfallu jirreġgħa dawn il-kriterji fl-applikazzjoni prattika, bil-konsum tal-enerġija jzid fil-produzzjoni massiva. Tipikament, l-aċċuratagg ta' struttura ta' bobina ta' nuċel aeri taqsima 0.1% (medja 2%).

Waqt li l-operazzjoni relazjonata ma' t-tempiratura hija simpli, is-standardi IEC jimpunnu requisiti kvantitativi ċariss għal l-usċita sekondarja ta' kurrent nominati—kull devjazzjoni inizjali tkun parte tal-erruri ta' misurament. Soluzzjoni tal-atomizzazzjoni tal-trasformaturi ta' nuċel aeri fid-produzzjoni hija essenzjali. It-trasformaturi b'etiketti tal-resistanza bżonn approvazzjoni speċjali (mill-Dipartiment tal-Elettrika u Meċkanika) għal l-usċita sekondarja, li qiegħed tieħdel l-industrializzazzjoni. Għalhekk, huma neċessarji strutturi nuovi ta' sensori ottiki ta' bobina ta' nuċel aeri. Pereżempju, permezz ta' teknoloġija PCB, ir-ricercaturi sviluppaw disinni innovativi, li zidu l-aċċuratagg u stabilità tal-misurament.

2 Karatteristiċi Transienti

Fl-anġilogħor ta' volti ħafiġa, il-kapaċità sistema kbira telleġġi għal siklu primarju konstant u relativament twil. Il-protezzjoni relè tattiva waqt it-tranzizzjonijiet, bl-kurrenti ta' kortzirkwit ta' durata twila. Biex tassegura l-operazzjoni tal-apparataturi protezzjoni, it-trasformaturi għandhom jiġu leggerment distorti; il-segnal ta' usċita sekondarju jisostituwx il-kurrent ta' interruzzjoni primarju, u l-defetti transienti fi żmien definit huwa ma jistax jiġu superati. Il-prestazzjoni transienti ta' trasformaturi elettroniki bazejn fuq bobini ta' nuċel aeri hija forta essenzjali.

L-integrawr, b'konstant ta' żmien limitata, jiġi rikkuperat is-senjali elettrika misurati. Jekk lkarki għandhom komponenti iodin-periodiċi, il-karatteristiċi tal-erruri iżommew dipendenti aktar mill-frequenzi inferiori. Frequenzi inferiori infeżgħu l-tracking u nnaqqsu l-erruri (pereżempju, l-element ta' ftitjar tas-sistema li jinħaddem fil-0.5s jirridu l-frequenza tal-bassa tal-konverter tal-enerġija tiġi taktar minn 2Hz għal tracking mill-bosta damping cycle). T-tanfi transienti flus u l-attenuazzjoni tal-segnal tal-usċita jiġu meta l-trasformaturi ta' kurrent ta' nuċel aeri u l-integrawri jiġu iffasslu fl-kurrent primarju zero. L-incompatibilità ma' sustemi ta' iffasslu fl-pożizzjoni zero telfaq erruri ta' misurament. Għalhekk, id-disinn u l-ottimizzazzjoni tal-integrawr huma essenzjali għal l-prestazzjoni tal-trasformaturi ta' nuċel aeri.

3 Sors tal-enerġija ta' Volti Ħafiġa

It-trasformaturi ta' potenza ta' nuċel aeri jgħandhom "sorsi tal-enerġija energetika" biex jwieġġu l-enerġija mil-konduċtur primarju f'volti ħafiġa. Ikkaġċi elettroniki jfornixxu l-enerġija, imma kurrenti primarji ħafif (pereżempju, ≤5% kurrent nominati) jpreveni l-konverter tal-kurrent minn ma jġibbux l-iskop normali jew jtrasmettu l-enerġija, li tgħallem zona morta tal-enerġija. Id-disinn tal-enerġija tal-fibra ottika għal lasers semikonduktör ta' volti bass fuq karki modulati ta' volti ħafiġa jaffronta konsum tal-enerġija alt (≈60mW).

Il-bilanġġ beżnu tal-enerġija u prestazzjoni huwa essenzjali: b'effiċjenza ta' konverżjoni fotovoltaika ta' 30%, lasers semikonduktör jirridu minn 180mW ta' usċita—li jqasimu l-ġimgħa u jzidu l-kost. Karrerji energetika ibblendi solvu din: KT tfornixxi l-enerġija għal kurrenti primarji ħafiġa; sorsi laser estendu l-ġimgħa għal kurrenti bassa. L-iktar dipendenza fuq lasers tirrisku falliment tal-trasformaturi jekk jiffasslu, skont hawn huwa meħtieġu dwejjaġ optiki twa u strategiji tal-kontroll smart (biex ipprevedixxu t-tibdil tal-modu u jgħandlu l-kortzirkwit) jzidu l-kost, imma jassenżikolu l-enerġija affedabile.

4 Disinn tal-Affidabilità

Id-dampers elettroniki jispiċċaw lil dawn tradizzjonali, imma jdependu fuq teknoloġiji komplikati (pereżempju, transfer teknoloġiku, espertizza ta' volti ħafiġa), infine jgħalqu. Ir-redundanza t żid l-affidabilità: kanali tal-protezzjoni jgħandhom bobini ta' nuċel aeri u konvertitori dual-redundanti. Strumenti importanti (pereżempju, konvertitori ta' moduli tal-enerġija) bżonn awtomazzjoni sempliċi. Misuri protettivi jindirizzaw l-impat tal-kortzirkwit fuq tsikli ta' sampling u lasers ta' prestazzjonialta f'kanali ta' protezzjoni ATM. Lasers ta' prestazzjoni alta jiġu risku operaturi, imma jiġu iffasslu mal-moduli tal-enerġija biex jprevenixxu xejjet.