Faststrømtransformator vs. traditionel transformator: Fordele og anvendelser forklaret

En fasttilstandstransformator (SST), også kendt som en effektelektronisk transformator (PET), er en statisk elektrisk enhed, der integrerer effektelektronisk konverteringsteknologi med højfrekvent energikonvertering baseret på elektromagnetisk induktion. Den omdanner elektrisk energi fra et sæt af effektkarakteristika til et andet. SST'er kan forbedre effektstabiliteten, gøre effekttransmission mere fleksibel, og er egnet til smart grid-applikationer.

Traditionelle transformatorer lider af ulemper som stort format, tung vægt, gensidige forstyrrelser mellem net- og belastningsside, samt mangel på energilagerkapacitet, hvilket gør dem stadig mere ude af stand til at opfylde markedsbehovene for stabil og sikker drift af effektsystemer. I modsætning hertil er fasttilstandstransformatorer kompakte og lette, og de giver fleksibel kontrol over primærstrøm, sekundærspænding og effektflow. De forbedrer effektkvaliteten og har klare fordele i forhold til at håndtere spændingsforstyrrelser, sikre stabil systemdrift og gøre effekttransmission mere fleksibel. Ud over effektindustrien kan SST'er anvendes i elbiler, medicinsk udstyr, kemiske processer, rumfart og militære områder.

Egenskaber

Den elektroniske transformator er en ny effektkonverteringsenhed. Udover de grundlæggende funktioner hos konventionelle effekttransformatorer - spændingsoverførsel, elektrisk adskillelse og energioverførsel - tilbyder den også yderligere evner som regulering af effektkvalitet, kontrol over effektflow og reaktiv effektkompensation. Disse forbedrede funktioner er muliggjort ved integration af effektelektronisk konvertering og avancerede kontrolleringsteknologier, som tillader fleksibel manipulering af amplituden og fasen af spændinger og strømme på både primær- og sekundærside. Derved kan effektflow præcist kontrolleres ifølge systemspecifikke krav, hvilket gør det muligt for mere stabil og fleksibel effekttransmission. SST'er kan løse mange udfordringer i moderne effektsystemer og har derfor bred anvendelsesmulighed.

I forhold til konventionelle effekttransformatorer tilbyder PET'er følgende karakteristika:

• Kompakt format og let vægt;

• Luftafkøling uden brug af isolerende olie, hvilket reducerer miljøforurening, forenkler vedligeholdelse og forbedrer sikkerheden;

• Evne til at give en konstant udgangsspændingsamplitude på sekundærside;

• Forbedret effektkvalitet med sinusformet indgangsstrøm og udgangsspænding, med mulighed for at opnå enhedens effektfaktor. Både spænding og strøm på primær- og sekundærside er kontrollable, hvilket gør det muligt at justere effektfaktoren efter behov;

• Indbygget kredsløbsbryderfunktion – højeffekts halvlederenheder kan afbryde fejlstrømme inden for mikrosekunder, hvilket eliminerer behovet for separate beskyttelsesrelæer.

Desuden tilbyder effektelektroniske transformatorer unikke funktionaliteter, såsom: forbedret strømforsyningssikkerhed, når de er forbundet til batterier; evnen til at udføre specielle fasekonverteringer (f.eks. tre-fase til to-fase eller tre-fase til fire-fase); og kapaciteten til samtidig at levere både AC- og DC-udgange. I en refereret studie foretog forfatterne simuleringskomparationer mellem konventionelle effekttransformatorer og selvjusterende effektelektroniske transformatorer under fem forskellige driftsforhold.

Simulationsresultaterne viser, at PET'en viser superiore ind- og udgangsegenskaber under fuldlastbetjening, enfasestrømbrydning på lavspændingssiden, trefasestrid, ubalanceret trefasespænding på højspændingssiden, og harmonisk forurening. PET'en isolerer effektivt ubalancer eller forstyrrelser på den ene side fra at påvirke den anden side, hvilket demonstrerer betydeligt bedre ydeevne end konventionelle transformatorer.