고체변압기 대 전통적 변압기: 장점과 응용 분야 설명

고체 상태 변압기(SST), 또는 전력 전자 변압기(PET)는 전자기 유도를 기반으로 하는 고주파 에너지 변환과 전력 전자 변환 기술을 통합한 정적 전기 장치입니다. 이는 한 세트의 전력 특성을 다른 세트의 전력 특성으로 변환합니다. SST는 전력 시스템 안정성을 향상시키며, 유연한 전력 전송을 가능하게 하며, 스마트 그리드 응용 분야에 적합합니다.

전통적인 변압기는 크기가 크고 무거우며, 그리드와 부하 사이드 간 상호 간섭과 에너지 저장 능력 부족 등의 단점으로 인해 점점 더 안정적이고 안전한 전력 시스템 운영을 위한 시장 요구사항을 충족하지 못하고 있습니다. 반면에 고체 상태 변압기는 컴팩트하고 가볍으며, 일차 측 전류, 이차 측 전압 및 전력 흐름에 대한 유연한 제어를 제공합니다. 또한 전력 품질을 개선하며, 전압 변동을 해결하고, 시스템의 안정적인 운영을 보장하며, 유연한 전력 전송을 가능하게 합니다. 전력 산업 외에도 SST는 전기 자동차, 의료 장비, 화학 공정, 항공 우주, 군사 분야 등에서 응용될 수 있습니다.

특징

전자 변압기는 새로운 형태의 전력 변환 장치입니다. 전통적인 전력 변압기의 기본 기능인 전압 변환, 전기적 격리, 에너지 전달 외에도 전력 품질 조절, 전력 흐름 제어, 무효 전력 보상 등의 추가 기능을 제공합니다. 이러한 향상된 기능은 전력 전자 변환 및 고급 제어 기술을 통합함으로써 가능해졌습니다. 이를 통해 일차 측과 이차 측의 전압과 전류의 진폭과 위상을 유연하게 조작할 수 있어, 시스템 요구사항에 따라 정확하게 전력 흐름을 제어할 수 있게 됩니다. 결과적으로, SST는 현대 전력 시스템의 많은 도전 과제를 해결할 수 있으며, 따라서 넓은 응용 가능성을 가지고 있습니다.

전통적인 전력 변압기와 비교하여 PET는 다음과 같은 특성을 제공합니다:

• 소형화 및 경량화;

• 단열유가 필요 없는 공랭식 작동으로 환경 오염을 줄이고 유지보수를 간소화하며 안전성을 향상시킵니다;

• 이차 측에서 일정한 출력 전압 진폭을 제공할 수 있는 능력;

• 사인파 입력 전류와 출력 전압으로 전력 품질을 개선하며, 동일 전력 인자를 달성할 수 있습니다. 일차 측과 이차 측의 전압과 전류 모두 제어 가능하며, 임의로 전력 인자를 조정할 수 있습니다;

• 내장 회로 차단기 기능—고출력 반도체 소자는 마이크로초 내에 고장 전류를 차단할 수 있어 별도의 보호 계전기를 필요로 하지 않습니다.

또한, 전력 전자 변압기는 배터리와 연결될 때 전력 공급 신뢰성을 향상시키는 등의 독특한 기능을 제공합니다. 특수한 상 변환(예: 3상에서 2상 또는 3상에서 4상으로 변환)을 수행할 수 있으며, 동시에 교류와 직류 출력을 제공할 수 있습니다. 참조 연구에서 저자들은 5가지 다른 운전 조건 하에서 전통적인 전력 변압기와 자기 균형 전력 전자 변압기 사이의 시뮬레이션 비교를 수행했습니다.

시뮬레이션 결과는 PET가 정격 전하 운전, 저전압 측 단상 오픈 회로, 3상 단락, 고전압 측 불균형 3상 전압, 그리고 고조파 오염 하에서 우수한 입력 및 출력 특성을 보였음을 나타냈습니다. PET는 한 측의 불균형이나 교란이 다른 측에 영향을 미치지 않도록 효과적으로 격리를 제공하며, 전통적인 변압기에 비해 크게 우수한 성능을 보여주었습니다.