ทรานสฟอร์เมอร์แบบโซลิดสเตตเทียบกับทรานสฟอร์เมอร์แบบดั้งเดิม: อธิบายข้อดีและการประยุกต์ใช้งาน

ทรานสฟอร์เมอร์แบบของแข็ง (SST) หรือที่เรียกว่า ทรานสฟอร์เมอร์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับพลังงาน (PET) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ไม่เคลื่อนไหวซึ่งรวมเทคโนโลยีการแปลงพลังงานอิเล็กทรอนิกส์กับการแปลงพลังงานความถี่สูงบนพื้นฐานของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า มันสามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าจากชุดคุณลักษณะทางพลังงานหนึ่งไปเป็นอีกชุดหนึ่ง SSTs สามารถเพิ่มความมั่นคงของระบบพลังงาน ทำให้การส่งผ่านพลังงานมีความยืดหยุ่น และเหมาะสมสำหรับการใช้งานในโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ

ทรานสฟอร์เมอร์แบบดั้งเดิมมีข้อเสียอย่างเช่น ขนาดใหญ่ น้ำหนักมาก การรบกวนระหว่างฝั่งสายส่งและฝั่งโหลด และขาดความสามารถในการเก็บพลังงาน ทำให้ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของตลาดในการทำงานของระบบพลังงานที่มั่นคงและปลอดภัยได้ ในทางตรงกันข้าม ทรานสฟอร์เมอร์แบบของแข็งมีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา พร้อมทั้งควบคุมกระแสไฟฟ้าขั้นต้น แรงดันไฟฟ้าขั้นรอง และการไหลของพลังงานได้อย่างยืดหยุ่น ช่วยปรับปรุงคุณภาพของพลังงาน และมีข้อได้เปรียบอย่างชัดเจนในการแก้ไขปัญหาแรงดันไฟฟ้า รับประกันการทำงานของระบบอย่างมั่นคง และทำให้การส่งผ่านพลังงานมีความยืดหยุ่น นอกจากนี้ SSTs ยังสามารถนำไปใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า เครื่องมือทางการแพทย์ การผลิตเคมี อวกาศ และสาขาทหาร

คุณสมบัติ

ทรานสฟอร์เมอร์อิเล็กทรอนิกส์เป็นอุปกรณ์แปลงพลังงานที่ใหม่ นอกเหนือจากฟังก์ชันพื้นฐานของทรานสฟอร์เมอร์พลังงานแบบดั้งเดิม เช่น การแปลงแรงดัน การแยกไฟฟ้า และการถ่ายโอนพลังงาน ยังมีความสามารถเพิ่มเติม เช่น การควบคุมคุณภาพพลังงาน การควบคุมการไหลของพลังงาน และการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา ความสามารถที่เพิ่มขึ้นเหล่านี้เป็นไปได้โดยการนำเทคโนโลยีการแปลงพลังงานอิเล็กทรอนิกส์และการควบคุมขั้นสูงมาใช้ ซึ่งทำให้สามารถควบคุมแรงดันและความถี่ของกระแสไฟฟ้าทั้งสองฝั่งได้อย่างยืดหยุ่น ดังนั้น การไหลของพลังงานสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำตามความต้องการของระบบ ทำให้การส่งผ่านพลังงานมีความมั่นคงและยืดหยุ่นมากขึ้น SSTs สามารถแก้ไขหลายปัญหาในระบบพลังงานสมัยใหม่ และมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวาง

เมื่อเทียบกับทรานสฟอร์เมอร์พลังงานแบบดั้งเดิม PETs มีคุณลักษณะดังต่อไปนี้:

• ขนาดเล็กและน้ำหนักเบา;

• การทำงานด้วยการระบายความร้อนด้วยอากาศ โดยไม่จำเป็นต้องใช้น้ำมันฉนวน ลดการปนเปื้อนสิ่งแวดล้อม ทำให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้น และเพิ่มความปลอดภัย;

• สามารถให้แรงดันไฟฟ้าออกที่มีขนาดคงที่;

• ปรับปรุงคุณภาพพลังงานด้วยกระแสไฟฟ้าเข้าและแรงดันไฟฟ้าออกที่เป็นไซนัส สามารถทำให้แฟคเตอร์กำลังเป็น 1 ทั้งแรงดันและกระแสไฟฟ้าทั้งสองฝั่งสามารถควบคุมได้ ทำให้สามารถปรับแฟคเตอร์กำลังได้ตามต้องการ;

• มีฟังก์ชันวงจรตัดไฟ—อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงสามารถตัดกระแสไฟฟ้าผิดพลาดภายในไมโครวินาที ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้วงจรป้องกันแยกต่างหาก

นอกจากนี้ ทรานสฟอร์เมอร์อิเล็กทรอนิกส์ยังมีฟังก์ชันเฉพาะ เช่น การเพิ่มความน่าเชื่อถือของการจ่ายไฟเมื่อเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ ความสามารถในการแปลงเฟสพิเศษ (เช่น สามเฟสเป็นสองเฟส หรือสามเฟสเป็นสี่เฟส) และความสามารถในการส่งออกทั้งไฟ AC และ DC พร้อมกัน ในศึกษาที่อ้างอิง ผู้เขียนทำการเปรียบเทียบการจำลองระหว่างทรานสฟอร์เมอร์พลังงานแบบดั้งเดิมและทรานสฟอร์เมอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถปรับสมดุลเองภายใต้สภาพการทำงานห้าแบบที่แตกต่างกัน

ผลการจำลองแสดงให้เห็นว่า PET มีคุณลักษณะการรับและส่งออกที่เหนือกว่าภายใต้การดำเนินงานที่มีโหลดเต็มกำลัง การเปิดวงจรเฟสเดียวที่ฝั่งแรงดันต่ำ การลัดวงจรสามเฟส การไม่สมดุลของแรงดันสามเฟสที่ฝั่งแรงดันสูง และการปนเปื้อนฮาร์โมนิก PET สามารถแยกความไม่สมดุลหรือการรบกวนจากฝั่งหนึ่งไม่ให้กระทบฝั่งอื่น แสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่ดีกว่าทรานสฟอร์เมอร์แบบดั้งเดิมอย่างชัดเจน