Tranzistor z trdnim stanjem vs. tradicionalni transformator: prednosti in uporabe pojasnjene

Tranzistor z trdnim stanjem (SST), tudi poimenovan kot elektronski preoblikovalnik struje (PET), je statično elektrotehnično napravo, ki združuje tehnologijo pretvorbe elektronske moči s visokofrekvenčno pretvorbo energije na osnovi elektromagnetske indukcije. Preoblikuje električno energijo iz enega nabora močnih lastnosti v druge. SST-ji lahko povečajo stabilnost močnega sistema, omogočajo prožno prenos moči in so primerne za uporabo v pametnih omrežjih.

Tradicionalni transformatorji imajo slabosti, kot so velika velikost, težka telesna masa, vzajemne motnje med omrežjem in bremensko stranjo ter pomanjkanje zmogljivosti za shranjevanje energije, zaradi česar se vedno bolj ne morejo ujemati z tržnimi zahtevami za stabilno in varno delovanje močnega sistema. V nasprotju s tem so trdni stanjevi transformatorji kompaktni in lahki, ponujajo prožno nadzor nad primarno strmo, sekundarno napetostjo in pretokom moči. Izboljšujejo kakovost moči in imajo jasne prednosti pri odpravljanju motenj napetosti, zagotavljanju stabilnega delovanja sistema in omogočanju prožnega prenosa moči. Poleg industrije električne energije se SST-ji lahko uporabljajo tudi v električnih vozilih, medicinskem opremi, kemikaljskem procesiranju, vesoljskem in vojaškem področju.

Značilnosti

Elektronski transformator je nov tip naprave za pretvorbo moči. Poleg osnovnih funkcij konvencionalnih močnih transformatorjev - pretvorba napetosti, električna izolacija in prenos energije - prinaša tudi dodatne zmogljivosti, kot so regulacija kakovosti moči, nadzor pretoka moči in kompenzacija reaktivne moči. Te izboljšane funkcije so mogoče zaradi vključitve tehnologije pretvorbe elektronske moči in naprednih tehnik nadzora, ki omogočajo prožno ravnanje z amplitudo in fazo napetosti in tokov na obeh straneh. Tako se lahko pretok moči natančno nadzira glede na potrebe sistema, kar omogoča bolj stabilen in prožen prenos moči. SST-ji lahko rešijo mnoge izzive v sodobnih močnih sistemih in tako imajo široke možnosti uporabe.

V primerjavi z konvencionalnimi močnimi transformatorji PET-ji nudijo naslednje značilnosti:

• Kompaktna velikost in lahek;

• Delovanje z hladilom zraka brez potrebe po izolacijskem olju, kar zmanjša onesnaževanje okolja, poenostavi vzdrževanje in izboljša varnost;

• Možnost zagotavljanja konstantne amplitude izhodne napetosti na sekundarni strani;

• Izboljšana kakovost moči z sinusoidnim vhodnim tokom in izhodno napetostjo, sposobnost dosega enotskega faktorja moči. Tok in napetost na obeh straneh sta nadzirljiva, kar omogoča poljuben pregled faktorja moči;

• Vgrajena funkcija preklopnika - visokomočne polprevodniške naprave lahko prekineta tok pri napakah v mikrosekundah, kar izključi potrebo po ločenih zaščitnih relejah.

Dodatno pa elektronski transformatorji nudijo edinstvene funkcije, kot so: izboljšana zanesljivost oskrbe z energijo, ko so povezani z baterijami; sposobnost izvajanja posebnih fázskih pretvorbe (npr. tri-fazne v dvofázne ali tri-fazne v štirifázne); in zmogljivost hkratne dostave AC in DC izhodov. V navedeni študiji so avtorji izvedli simulacije in primerjali konvencionalne močne transformatorje in samouvrnjalne elektronske transformatorje v pet različnih pogojih delovanja.

Rezultati simulacij kažejo, da PET prikazuje boljše vhodne in izhodne značilnosti ob delovanju pri popolni obremenitvi, pri enofaznem odprtih vezav na nizkonapetostni strani, pri trifaznem kratkem zamenku, pri neravnovesni trifazni napetosti na visokonapetostni strani in pri harmonskem onesnaževanju. PET učinkovito izolira neravnovesja ali motnje na eni strani, da ne vplivajo na drugo stran, kar kaže znatno boljše delovanje v primerjavi s konvencionalnimi transformatorji.