Tvrdo telo transformator u poređenju sa tradicionalnim transformatorom: objašnjene prednosti i primene
Čvrsto stanje transformator (SST), takođe poznat kao elektronski transformator snage (PET), jeste statički električni uređaj koji integriše tehnologiju pretvaranja elektronske snage sa visokofrekventnom konverzijom energije baziranom na elektromagnetskoj indukciji. Pretvara električnu energiju iz jednog seta karakteristika snage u drugi. SST-ovi mogu poboljšati stabilnost sistema snage, omogućiti fleksibilnu prenos snage i su prikladni za primene inteligentne mreže.
Tradicionalni transformatori trpe od nedostataka kao što su veliki obim, težina, međusobni smetnje između strane mreže i strane opterećenja, te nedostatak sposobnosti skladištenja energije, čime postaju sve manje sposobni da zadovolje tržišne potrebe za stabilnim i sigurnim radom sistema snage. U suprotnosti, čvrsto stanje transformatori su kompaktni i lagani, i nude fleksibilnu kontrolu nad primarnim tokom, sekundarnim naponom i protokom snage. Poboljšavaju kvalitet snage i imaju jasne prednosti u rešavanju smetnji napona, osiguravanju stabilnog rada sistema i omogućavanju fleksibilnog prenosa snage. Pored industrije snage, SST-ovi se mogu primeniti u električnim vozilima, medicinskom opremu, hemijskoj obradi, aerokosmosu i vojnoj sferi.
Karakteristike
Elektronski transformator je novi uređaj za pretvaranje snage. Pored osnovnih funkcija tradicionalnih transformatora snage - transformacije napona, električne izolacije i prenosa energije - pruža dodatne sposobnosti poput regulacije kvaliteta snage, kontrole protoka snage i kompenzacije reaktivne snage. Ove poboljšane funkcionalnosti su moguće zahvaljujući integraciji elektronike snage i naprednih tehnologija kontrole, koje omogućavaju fleksibilnu manipulaciju amplitudama i fazama napona i toka na obe strane. Rezultat je tačna kontrola protoka snage prema potrebama sistema, što omogućava stabilniji i fleksibilniji prenos snage. SST-ovi mogu rešiti mnoge izazove u modernim sistemima snage i stoga imaju širok spektar primena.
U poređenju sa tradicionalnim transformatorima snage, PET-ovi nude sledeće karakteristike:
Kompaktni obim i laka težina;
Rad hladnjakom zraka bez potrebe za izolacionim uljem, smanjujući ekološku zagađenje, pojednostavljujući održavanje i poboljšavajući bezbednost;
Sposobnost da pruži konstantnu amplitudu izlaznog napona na sekundarnoj strani;
Poboljšana kvalitet snage sa sinusoidnim ulaznim tokom i izlaznim naponom, sposoban da dostigne jedinični faktor snage. Napon i tok na obe strane su kontrolabilni, dozvoljavajući proizvoljnu prilagodbu faktora snage;
Ugrađena funkcija prekidača - visokosnaga poluprovodni uređaji mogu prekinuti greškovite tokove unutar mikrosekundi, eliminirajući potrebu za odvojenim zaštitnim relejima.
Dodatno, elektronski transformatori snage nude jedinstvene funkcionalnosti, kao što su: poboljšana pouzdanost snabdevanja strujom kada su povezani sa baterijama; sposobnost da vrše specifične fazi konverzije (npr. tri-fazni u dva-fazni ili tri-fazni u četiri-fazni); i sposobnost istovremene isporuke AC i DC izlaza. U referentnom studiji, autori su izvršili simulacije usporedbu između tradicionalnih transformatora snage i samobalansirajućih elektronskih transformatora snage pod pet različitih uslova rada.
Rezultati simulacija pokazuju da PET ima superiornu ulaznu i izlaznu karakteristiku pod radom sa punom opterećenom nominalnom snage, otvorenom fazonom na niskonaponskoj strani, trofaznim kratkim spojem, nebalansiranim trofaznim naponom na visokonaponskoj strani i harmonijskom zagađenju. PET efikasno izoluje neravnoteže ili smetnje sa jedne strane da ne utiču na drugu stranu, demonstrirajući značajno bolje performanse u odnosu na tradicionalne transformatore.
