Pevný stavový transformátor versus tradiční transformátor: vysvětlení výhod a aplikací

Pevný stavový transformátor (SST), také známý jako elektronický transformátor (PET), je statické elektrické zařízení, které integruje technologii převodu elektrické energie pomocí vysokofrekvenčního přenosu založeného na elektromagnetické indukci. Převádí elektrickou energii ze sady jedných vlastností elektrické energie na jinou. SST mohou zlepšit stabilitu elektrického systému, umožnit flexibilní přenos energie a jsou vhodné pro aplikace v inteligentních elektrických sítích.

Tradiční transformátory trpí nedostatky, jako jsou velké rozměry, vysoká hmotnost, vzájemné rušení mezi stranou sítě a stranou zátěže a nedostatek schopnosti ukládat energii, což z nich činí stále méně vhodné zařízení pro stabilní a bezpečné provozování elektrického systému. Naopak pevné stavové transformátory jsou kompaktní a lehké, nabízejí flexibilní kontrolu nad primárním proudem, sekundárním napětím a tokem energie. Zlepšují kvalitu energie a mají jasné výhody při řešení poruch napětí, zajišťování stabilního chodu systému a umožňování flexibilního přenosu energie. Kromě energetického sektoru lze SST použít v elektrických vozidlech, lékařském vybavení, chemické průmyslu, letectví a vojenských oblastech.

Vlastnosti

Elektronický transformátor je nová konverzní zařízení pro převod energie. Kromě základních funkcí běžných transformátorů – převod napětí, elektrická izolace a přenos energie – nabízí dodatečné možnosti, jako je regulace kvality energie, kontrola toku energie a kompenzace reaktivní energie. Tyto rozšířené funkce jsou umožněny začleněním technologií elektronického převodu energie a pokročilých ovládacích technologií, které umožňují flexibilní manipulaci s amplitudou a fází napětí a proudů na obou stranách. V důsledku toho lze přesně kontrolovat tok energie podle požadavků systému, což umožňuje stabilnější a flexibilnější přenos energie. SST mohou řešit mnoho výzev moderních elektrických systémů a tedy mají široké uplatnění.

Ve srovnání s běžnými transformátory nabízí PET následující charakteristiky:

• Kompaktní rozměry a nízká hmotnost;

• Chladicí provoz vzduchem bez potřeby izolačního oleje, což snižuje environmentální znečištění, zjednodušuje údržbu a zvyšuje bezpečnost;

• Schopnost poskytovat konstantní výstupní amplitudu napětí na sekundární straně;

• Zlepšená kvalita energie s sinusovým vstupním proudem a výstupním napětím, schopná dosáhnout jednotkového faktoru moci. Napětí a proud na obou stranách jsou řiditelné, což umožňuje libovolnou úpravu faktoru moci;

• Integrovaná funkce vypínače – vysokovýkonné polovodičové součástky mohou přerušit případné výbojkové proudy během mikrosekund, což eliminuje potřebu samostatných ochranných relé.

Navíc elektronické transformátory nabízejí unikátní funkce, jako je: zlepšená spolehlivost dodávky energie při připojení k bateriím; schopnost provádět speciální fázové převody (např. třífázový na dvoufázový nebo třífázový na čtyřfázový); a schopnost současně poskytovat jak AC, tak DC výstupy. V referenční studii autoři provedli simulační srovnání mezi běžnými transformátory a samočinně vyvažujícími elektronickými transformátory pod pěti různými operačními podmínkami.

Simulační výsledky ukazují, že PET má lepší vstupní a výstupní charakteristiky při plném zatížení, při jednofázovém otevřeném obvodu na nižkovoltové straně, při třífázovém krátkém zapojení, při nerovnoměrném třífázovém napětí na vysokovoltové straně a při harmonickém znečištění. PET efektivně izoluje nerovnováhy nebo poruchy na jedné straně, aby neovlivňovaly druhou stranu, což ukazuje výrazně lepší výkon než běžné transformátory.