Твердотільний трансформатор проти традиційного трансформатора: пояснення переваг і застосувань

Твердотільний перетворювач (SST), також відомий як електронний перетворювач (PET), — це статичний електричний пристрій, який інтегрує технології електронного перетворення енергії з високочастотним перетворенням енергії на основі електромагнітної індукції. Він перетворює електричну енергію з одного набору характеристик на інший. SST можуть підвищити стабільність електроенергетичної системи, забезпечити гнучку передачу енергії та є призначеними для застосування в розумних мережах.

Традиційні перетворювачі мають недоліки, такі як великий розмір, важка вага, взаємні завади між сторонами мережі та навантаження, а також відсутність можливості зберігання енергії, що робить їх все більш нездатними задовольняти потреби ринку у стабільній та безпечній роботі електроенергетичної системи. Наприклад, твердотільні перетворювачі компактні та легкі, а також надають гнучкий контроль над первинним струмом, вторинним напругою та потоком енергії. Вони покращують якість енергії та мають очевидні переваги у вирішенні проблем з коливаннями напруги, забезпеченні стабільної роботи системи та дозволяють гнучку передачу енергії. Помимо енергетичної галузі, SST можна застосовувати в електромобілях, медичному обладнанні, хімічній промисловості, авіації та військовій сфері.

Особливості

Електронний перетворювач — це новий пристрій для перетворення енергії. Окрім базових функцій традиційних електричних перетворювачів — перетворення напруги, електрична ізоляція та передача енергії — він також надає додаткові можливості, такі як регулювання якості енергії, контроль потоку енергії та компенсація реактивної енергії. Ці підвищені функціональні можливості реалізовані завдяки використанню технологій електронного перетворення та сучасних методів керування, які дозволяють гнучко маніпулювати амплітудою та фазою напруг та струмів на обох сторонах. В результаті потік енергії може бути точно контролюватися відповідно до потреб системи, що дозволяє більш стабільну та гнучку передачу енергії. SST можуть вирішити багато проблем сучасних електроенергетичних систем, тому мають широкі перспективи застосування.

Порівняно з традиційними електричними перетворювачами, PET мають наступні характеристики:

• Компактний розмір та легка вага;

• Робота на повітряне охолодження без потреби в ізоляційному маслі, що зменшує забруднення середовища, спрощує обслуговування та покращує безпеку;

• Здатність забезпечувати постійну амплітуду вихідної напруги на вторинній стороні;

• Покращена якість енергії з синусоїдальним входним струмом та вихідною напругою, здатна до досягнення одиничного коефіцієнта потужності. Напруга та струм на обох сторонах контролюється, що дозволяє довільне регулювання коефіцієнта потужності;

• Вбудована функція вимикача — високопотужні напівпровідникові пристрої можуть переривати аварійні струми протягом мікросекунд, що елімінує потребу у окремих захисних реле.

Додатково, електронні перетворювачі надають унікальні функції, такі як: покращена надійність живлення при підключенні до акумуляторів; здатність виконувати спеціальні фазові перетворення (наприклад, трифазне на двофазне або трифазне на чотирьохфазне); та можливість одночасно надавати як AC, так і DC виходи. У відсиланні автори провели порівняльні моделювання між традиційними електричними перетворювачами та самобалансувальними електронними перетворювачами у п'яти різних режимах роботи.

Результати моделювання показують, що PET має кращі вхідні та вихідні характеристики при повній навантаженості, одиночному фазному короткому замиканні на нижньому напруговому боці, трифазному короткому замиканні, нерівномірній трифазній напрузі на верхньому напруговому боці та гармонійному забрудненні. PET ефективно ізольує невідповідності або завади на одному боці, щоб вони не впливали на інший, демонструючи значно кращі характеристики, ніж традиційні перетворювачі.