Твърдото преобразувателно устройство спрямо традиционното преобразувателно устройство: Обяснени предимства и приложения

Твърдотелен трансформатор (SST), също известен като електронен трансформатор (PET), е статично електрическо устройство, което интегрира технологията за преобразуване на електроенергия чрез електроника с високочестотно преобразуване на енергия, базирано на електромагнитна индукция. Преобразува електрическата енергия от един набор характеристики на мощността в друг. SST-овете могат да подобрят стабилността на системите за електроенергия, да позволят гъвкава передача на мощност и са подходящи за приложения в умната мрежа.

Традиционните трансформатори имат недостатъци като големи размери, тежест, взаимни разстройства между страната на мрежата и страната на натоварването, както и липса на способност за съхранение на енергия, което ги прави все по-неспособни да удовлетворят пазарните изисквания за стабилна и сигурна операция на системата за електроенергия. В сравнение, твърдотелните трансформатори са компактни и леки, и предлагат гъвкав контрол над основния ток, вторичното напрежение и потока на мощност. Те подобряват качеството на мощността и имат явни предимства в борбата със сътресения на напрежението, осигуряването на стабилна операция на системата и възможността за гъвкава передача на мощност. Освен в електроенергийната индустрия, SST-овете могат да се прилагат в електрически превозни средства, медицинско оборудване, химическа обработка, космическата и военната сфера.

Характеристики

Електронният трансформатор е новаторско устройство за преобразуване на мощност. Освен основните функции на конвенционалните трансформатори за преобразуване на напрежението, електрическа изолация и преход на енергия, то предоставя допълнителни възможности като регулация на качеството на мощността, контрол на потока на мощността и компенсация на реактивна мощност. Тези подобрени функционалности са възможни благодарение на интеграцията на технологията за преобразуване на мощност чрез електроника и напредък в контрола, които позволяват гъвкаво управление на амплитудата и фазата на напреженията и токовете на основната и вторичната страна. Резултатът е, че потокът на мощност може да бъде точно контролиран според изискванията на системата, позволявайки по-стабилна и гъвкава передача на мощност. SST-овете могат да решат много предизвикателства в модерните системи за електроенергия и следователно имат широки перспективи за приложение.

В сравнение с конвенционалните трансформатори за мощност, PET-овете предлагат следните характеристики:

• Компактен размер и лека конструкция;

• Работа с въздушно охлаждане без нужда от изолиращо масло, намаляващо замърсяването на околната среда, опростяващо поддръжката и подобряващо безопасността;

• Възможност за осигуряване на постоянна амплитуда на изходното напрежение на вторичната страна;

• Подобряване на качеството на мощността с синусоидален входен ток и изходно напрежение, способно да постигне единичен фактор на мощност. Напрежението и токът на основната и вторичната страна са контролируеми, позволявайки произволна корекция на фактора на мощност;

• Вградена функционалност на автоматичен прекъсвач—високомощностните полупроводници могат да прекъснат аварийния ток в микросекунди, елиминирайки необходимостта от отделни защитни реле.

Освен това, електронните трансформатори предлагат уникални функционалности, такива като: подобрена надеждност на доставката на мощност при свързване с батерии; възможност за специални преобразувания на фази (например трифазно в двуфазно или трифазно в четиринфазно); и възможността за едновременно издаване на изходи на алтернативен и директен ток. В един цитирано проучване, авторите провели сравнения между конвенционалните трансформатори за мощност и самобалансиращи се електронни трансформатори при пет различни условия на работа.

Резултатите от симулациите показват, че PET-овете демонстрират по-добри входни и изходни характеристики при работа с номинална мощност, при отворен контур на единична фаза на нисконапрегнатата страна, при трёхфазно кратко съединение, при несбалансирани трифазни напрежения на високонапрегнатата страна и при хармонично замърсяване. PET-овете ефективно изолират дисбаланси или разстройства на едната страна, предотвратявайки влиянието им върху другата страна, демонстрирайки значително по-добро изпълнение в сравнение с конвенционалните трансформатори.