SST தொழில்நுட்பம்: மின்சாரத்தின் உत்பத்பிகள், பரப்பு, விநியோகம், மற்றும் பயன்பாட்டில் முழுவட்ட பகுப்பாய்வு

I. ஆராய்ச்சி பின்புலம்

மின்சார அமைப்பின் மாற்றம் தேவைகள்

ஆற்றல் அமைப்பில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் மின்சார அமைப்புகளில் உயர் தேவைகளை உண்டுபண்ணுகின்றன. பழங்கால மின்சார அமைப்புகள் புதிய தலைமுறை மின்சார அமைப்புகளை நோக்கி மாறிக்கொண்டிருக்கின்றன. இவற்றுக்கிடையே உள்ள முக்கிய வித்தியாசங்கள் கீழே விளக்கப்பட்டுள்ளன:

Ⅱ. திட-நிலை மின்மாற்றிகளின் (SST) முக்கிய பயன்பாட்டு சூழல்கள்

புதிய மின்சார அமைப்புகளின் கீழ், செயலில் ஆதரவு, வலையமைப்பு ஒருங்கிணைப்பு ஒழுங்குமுறை, நெகிழ்வான இணைப்பு மற்றும் தேவை-வழங்கல் தொடர்பு ஆகியவை இட-கால ஆற்றல் பூர்த்தி செய்தலுக்கான முக்கிய தேவைகளாக மாறியுள்ளன. உற்பத்தி, கடத்தல், விநியோகம் மற்றும் நுகர்வு என அனைத்து கட்டங்களிலும் SSTகள் பரவலாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன. குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகள் பின்வருமாறு:

• உற்பத்தி பக்கம்: நேரடி இணைப்பு வலையமைப்பு மாற்றி, வலையமைப்பு உருவாக்கும் உபகரணங்கள், காற்று, சூரிய மற்றும் சேமிப்பு ஆற்றலை ஒருங்கிணைக்கும் நடுத்தர மின்னழுத்த DC மின்மாற்றிகள்.

• கடத்தல் பக்கம்: நடுத்தர மற்றும் அதிக மின்னழுத்த DC விநியோக மின்மாற்றிகள், நெகிழ்வான DC இணைப்பு சாதனங்கள்.

• விநியோக பக்கம்: நடுத்தர மற்றும் குறைந்த மின்னழுத்த நெகிழ்வான இணைப்பு அலகுகள், நெகிழ்வான விநியோக மின்னணு மின்மாற்றிகள் (PET), மின்மயமாக்கப்பட்ட போக்குவரத்துக்கான DC மின்மாற்றிகள்.

• நுகர்வு பக்கம்: ஹைட்ரஜன்/அலுமினியம் உற்பத்திக்கான DC மின்சார வழங்கல்கள், நேரடி இணைப்பு சார்ஜிங் அமைப்புகள், நேரடி இணைப்பு தரவு மைய மின்சார ஆதாரங்கள்.

(1) ரயில் போக்குவரத்து இழுவை — 25kV இழுவை PETT

SST அடிப்படையிலான மாற்றி அமைப்புகள் அடுத்த தலைமுறை மின்வலையமைப்புகளை உருவாக்குவதற்கான முக்கிய உபகரணங்களாகும்.

முக்கிய தொழில்நுட்ப உடைவுகள்:

• உயர் பிரிப்பு உயர் அதிர்வெண் உச்ச மாற்றம் மற்றும் அதிக சக்தி உயர் அதிர்வெண் மின்மாற்றி தொழில்நுட்பங்கள்

• உயர் மின்னழுத்தம் (AC25kV நேரடி இணைப்பு) மற்றும் சிறிய வடிவமைப்பில் உயர் மின்காப்பு தொழில்நுட்பம் (மின்னழுத்தம் தாங்கும் திறன்: 85kV/1min)

• வலுவான தாக்கத்தையும் அதிர்வையும் சமாளிக்கும் சூழலுக்கு ஏற்ப, திறமையான கட்ட மாற்ற குளிர்விப்பு

• உயர் அதிர்வெண், உயர் திறமை மாற்ற உச்சங்கள் மற்றும் ஓட்டும் தொழில்நுட்பங்கள், சுமூக மாற்றத்துடன் உயர் அதிர்வெண் மாதிரி கட்டுப்பாடு

பயன்பாட்டு முடிவுகள்:

• 2020இல் 140 km/h EMU இல் பொருத்தி சோதனை செய்யப்பட்டது, DC1800V ஐ வெளியீடு செய்கிறது

• 96.7% தரப்பட்ட திறமை (நிலையான அமைப்புகளை விட 2% அதிகம்), 20% அதிகரிப்பு சக்தி அடர்த்தி

• முழுமையாக கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வலைப்பக்கம் செயலில் வடிகட்டல், பின்னடைவு மின்சார ஈடுசெய்தல், பூஜ்ய காந்தமாக்கும் தொடக்க மின்னோட்டம் மற்றும் ஸ்டாண்ட்பை இழப்புகள் இல்லை

• உலகின் முதல் 25kV-SST தயாரிப்பு வாகனத்தில் பொருத்தி இயங்கும் சோதனையை அடைந்தது

(2) நகர்ப்புற ரயில் மின்சார வழங்கல் — மெட்ரோ அமைப்புகளுக்கான பல-துறைமுக ஆற்றல் மாற்றி

முக்கிய வடிவமைப்பு:
இழுவை மின்சாரம், துணை மின்சாரம், ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் PV ஒருங்கிணைப்பை ஆதரிக்கும் நான்கு துறைமுக பிரிப்பு அமைப்பு.

முக்கிய தொழில்நுட்பங்கள்:

• IGBTகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட இரண்டு நிலை முழு பாலம் LLC சுற்று உச்சமைப்பு

• தொடர்-இணை டிசி அமைப்புடன் SiC அடிப்படையிலான DAB சுற்று உச்சமைப்பு

• மின்சார சாதனங்களுக்கான மென்மாற்றி தொழில்நுட்பம் (கிளை திறமை ≥98.5%)

• AC வலையுடன் இணைக்கப்பட்ட பகிரப்பட்ட 12-பல்ஸ் மின்மாற்றி, டயோட் செவ்வகடுகளுடன் இணைக்கப்படும் போது சுழலும் மின்னோட்டங்களை நீக்குதல்

பயன்பாட்டு நன்மைகள்:

• பெரிய அளவிலான வழக்கமான மின்னழுத்த மீள்சுமை மின்மாற்றிகளை நீக்குதல்; 26% சிறிய பரப்பளவு, நிறுவல் இடம் மற்றும் கட்டுமானச் செலவுகளைக் குறைத்தல்

• மின்மாற்றியின் சுமையின்றி இழப்புகள் இல்லை, நிலையான வரிகளை மேம்படுத்த அனுமதிக்கிறது

• செவ்வகடம், ஆற்றல் பின்னடைவு, பின்னடைவு ஈடுசெய்தல் மற்றும் ஹார்மோனிக் வடிகட்டலை ஒருங்கிணைத்தல், துல்லியமான பல-துறைமுக மின்சார பாய்ச்சல் கட்டுப்பாடு

(3) சார்ஜிங் & பேட்டரி மாற்று — EV சார்ஜிங்குக்கான 10kV நேரடி இணைப்பு SST

அமைப்பு அமைவிடம்:

• 10kV நடுத்தர மின்னழுத்த நேரடி இணைப்பு, 1MVA திறன்: 1 நேரடி சார்ஜிங் தொகுதி + 2 பகிரப்பட்ட பஸ் வலையமைப்பு தொகுதிகள்

• 300kW அல்ட்ரா-ஃபாஸ்ட் சார்ஜிங் மற்றும் ஆறு 120kW ஃபாஸ்ட் சார்ஜர்களுடன் கூடியது; PV-சேமிப்பு ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் நடுத்தர மின்னழுத்த வலை இணைப்புடன் பொருந்தக்கூடியது

முக்கிய செயல்பாடுகள்:

• மின்மாற்றி மற்றும் சார்ஜிங் தொகுதிகளை ஒருங்கிணைக்கிறது; பரந்த வரம்பு மின்னழுத்த ஒழுங்குபடுத்தல் நேரடி சார்ஜிங்கை சாத்தியமாக்குகிறது, அமைப்பு திறமை ≥97% (உச்சம் 98.3%)

• வலையமைப்பு ஆதரவு மற்றும் மின்சார தரம் மேலாண்மையை வழங்குகிறது, இருதிசை V2G (வாகனத்திலிருந்து வலையமைப்பு) மற்றும் G2V (வலையமைப்பிலிருந்து வாகனம்) தொடர்பை சாத்தியமாக்குகிறது

(4) பூங்கா மின்சார வழங்கல் — குறைந்த கார்பன் பூங்கா ஆற்றல் மாற்றி (PV-சேமிப்பு-சார்ஜிங் ஒருங்கிணைப்பு)

அமைப்பு கட்டமைப்பு:
SST அடிப்படையிலான 10kV நேரடி இணைப்பு ஆற்றல் மாற்றி, AC10kV மற்றும் DC750V துறைமுகங்களைக் கொண்டது, வெளியீட்டு பக்கத்தில் பேட்டரி சேமிப்பு, DC சார்ஜிங் இடைமுகங்கள் மற்றும் DC பாதுகாப்பு சாதனங்கள்.

முக்கிய கட்டமைப்பு:
315kW SST பெட்டி, 976.12kWp PV, 0.5MW/1.3MWh ஆற்றல் சேமிப்பு, 10 DC சார்ஜிங் நிலையங்கள்.

பயன்பாட்டு மதிப்பு:

• தேற்ற மின் செலவுகளை PV தோற்றம் மற்றும் ஊர்ஜ சேமிப்பு உச்சி-குறைப்பு விலை வித்தியாசம் மூலம் குறைக்கிறது

• ஸ்டேஷன் வலுவின் தேவையை குறைத்து, கிரிட் தாக்கத்தை அடிபணிக்கிறது, மற்றும் அழிவுக்கு மிக நல்ல விரிவுக்கு வாய்ப்பு வழங்குகிறது

• வெளியேற்றுப் பக்க "திண்ம அம்சமுடைய DC சுற்று போட்டிச் சுடர் + இணைப்பு சுடர்" சேர்க்கை வெளியேற்றல் மற்றும் சார்ஜிங் ஸ்டேஷன்களுக்கான பிரச்சனை வேறுபாட்டை உறுதி செய்கிறது

(5) புனர்போதிய ஊர்ஜ ஒன்றிணைப்பு — PV-ஆல் ஹைட்ரஜன் உருவாக்கும் DC/DC ஊர்ஜ ரூட்டர்

முக்கிய அளவுகள்:

• 5MW இணைத்திருப்பில்லாத DC/DC மாற்றி: உள்ளீடு DC800–1500V, வெளியீடு DC0–850V, ஹைட்ரஜன் எலெக்ட்ரோலைசர் பஸ்பாருடன் இணைக்கப்பட்டது

• ஒரு பெட்டியின் வலுவு: 3/6MVA, 3–20MVA வரை விரிவுபடுத்தக்கூடியது; வெளியீடு வோல்ட்டேஜ் DC0–1300V/2000V வரை பொருத்தமாக மாற்றக்கூடியது

தொழில்நுட்ப நன்மைகள்:

• AC போட்டியின் போக்குவிற்கு ஒப்பீட்டளவில் மாற்று போக்கு அடிப்படைகளை குறைத்து, மொத்த செயல்திறன் 96%–98%

• உயர் அதிர்வு இணைத்திருப்பில்லாத DC மாற்றிகளுடன் வெளிப்படையான தொடர்ச்சி-இணை முறைகள், PV, சேமிப்பு, ரயில் மின், ஹைட்ரஜன்/ஆலுமினியம் உருவாக்கத்துக்கு ஏற்புடையது

• விரிவுபடுத்தக்கூடிய, அமைக்கக்கூடிய மையம் பல்வேறு தொழில்-விஶிஷ்ட DC கிரிட் தேவைகளுக்கு தயாரிக்கப்பட்டது

(6) பரவல் நெடுஞ்சாலை மேம்படுத்தல்

மதிக்கை மற்றும் குறைந்த வோல்ட்டேஜ் விரிவாக்க இணைப்பு சாதனம்:

• போக்கு சமநிலை அரித்தல், பரவல் PV உயர்வு, EV சார்ஜிங் விரிவாக்கம், மற்றும் நம்பிக்கை மேம்படுத்தல் ஆகியவற்றை தீர்க்கிறது

• வழக்கமான செயல்பாடு: செயற்கை/பொது மின்வோட்டம் போக்கு கட்டுப்பாடுடன் அசைக்கால கிரிட் இணைப்பு, புனர்போதிய ஊர்ஜ ஒன்றிணைப்பு மேம்படுத்தல், மற்றும் மின் தரம் வேறுபாடு

• பிரச்சனை நிலை: வேகமான வேறுபாடு மற்றும் தாக்கங்களை தடுக்க விளைவு செய்யும் தானியங்கி மாற்றம்

10kV நேரடி இணைக்கப்பட்ட ஊர்ஜ சேமிப்பு அமைப்பு:

• மதிக்கை/உயர் வோல்ட்டேஜ் கிரிட் இணைப்பு வெளிப்பாடுகளை குறைக்கிறது

• இரு முறை மாற்றம் அகலமான வோல்ட்டேஜ் கட்டுப்பாட்டை வழங்குகிறது

• மாதிரியான PCS மற்றும் பெட்டரி அமைப்பு

• மாற்று கூட்டு H-பாலம் அமைப்பை விட விரிவாக்க திறந்த வலுவு, பெட்டரி தளத்தின் திண்ம பாதுகாப்பு மற்றும் முழு தொடர்பு மின்வோட்டம் கட்டுப்பாட்டை உறுதி செய்கிறது

(7) தோற்ற பக்கத்தில் கிரிட் இணைப்பு — 10kV நேரடி இணைக்கப்பட்ட போட்டிவோல்டே புதிய கிரிட் இணைப்பு

தொழில்நுட்ப அம்சங்கள்:

• உயர் அதிர்வு வேறுபாடு + கூட்டு CHB முக்கிய தொடர்ச்சி அமைப்பு

• வலுவு: N×315kVA (விரிவுபடுத்தக்கூடியது), 1500V அமைப்புகளுக்கு பொருத்தமான வெளியீடு, செயல்திறன் >98.3%

முக்கிய நன்மைகள்:

• மதிக்கை வோல்ட்டேஜ் நேரடி இணைப்பு மற்றும் இணைத்திருப்பில்லாத DC-DC அதிர்ச்சி போக்கு முனைப்புள்ளிகள் மற்றும் வேறுபாடு/வோல்ட்டேஜ் கட்டுப்பாட்டை செய்கிறது

• சுருக்கிய இரு முறை அமைப்பு, மிக செயல்திறனானது; 10kV அளவில் நேரடியாக கிரிட் தேவைகளுக்கு பதில் கொடுக்கிறது

• தொழில், வணிக, மற்றும் ஊர் பரவல் PV அமைப்புகளுக்கு பொருத்தமானது

(8) போக்கு பக்கம் — SST அடிப்படையிலான டேட்டா செந்திரல் மின்சாரம்

10kV நேரடி இணைப்பு தீர்வு:

• 2.5MW மின்சாரம் (315kW × 8), அமைப்பின் செயல்திறன் 98.3%, உயர் அதிர்வு இணைத்திருப்பில்லாத மாற்றத்தை பயன்படுத்தும்

• DC பக்கத்தில் 400VDC DC வட்ட நெடுஞ்சாலை

• முழு PWM கட்டுப்பாடு கிரிட் பக்கத்தில் மின்வோட்ட காரணி >0.99, அமைதி <3% ஐ அடிப்படையாகக் கொண்டு அமைக்கிறது

நோக்கம்

AC/DC பரவல் நெடுஞ்சாலைகளை மையமாகக் கொண்டு, புனர்போதிய ஊர்ஜ, போக்குவரத்து, மின்சாரம், ஊர்ஜ மேலாண்மை, மற்றும் தாக்க பாதுகாப்பு ஆகியவற்றை விரிவுபடுத்துகிறது, SSTs கீழ்க்கண்டவற்றை ஒருங்கிணைத்த அமைப்பு தீர்வை வழங்குகிறது:

• AC/DC இணை மின்சாரம்

• மூலம்-கிரிட்-போக்கு-சேமிப்பு ஒன்றிணைப்பு

• மேம்பட்ட ஊர்ஜ மேலாண்மை மற்றும் மின்வோட்டம் விரிவாக்கம்
  அடுத்த தலைமுறை மின்சார அமைப்புகளின் கட்டுமானத்தை ஆதரிக்கிறது.

III. பயன்பாட்டின் சவால்கள் மற்றும் ஆலோசனை

(1) இணைப்பு பாதுகாப்பு ஒத்துப்போக்கு சவால்
மின்சார மாற்றிகளுக்கும் வழக்கமான பரவல் அமைப்புகளுக்கும் இடையே ஒத்துப்போக்கு தொடர்பில் ஆராய்ச்சி தேவைப்படுகிறது, பிரதிபலித்தல், தரை தொடர்பு, மற்றும் திறந்த சுற்று பிரச்சனைகளுக்கு பெரிதும். பிரச்சனை தாங்குதலின் போது வெளிப்படையான கட்டுப்பாட்டு தொடர்புகள் மற்றும் இணைப்பு பாதுகாப்புக்கான ஒத்துப்போக்கு தொடர்புகள் நிர்ணயிக்கப்பட வேண்டும்.

(2) திட்டமிடல், மேலாண்மை, மற்றும் கண்காணிப்பு ஒன்றிணைப்பு சவால்கள்
நுகர்வான மின்சார சாதனங்களின் பரவல் திட்டமிடல் மற்றும் கண்காணிப்பில் தேர்வு சவால்களை ஏற்படுத்துகிறது, இந்த மூன்று முக்கிய தேவைகளுக்கு தீர்வுகள் தேவைப்படுகின்றன:

• • விரிப்ப விதிகளும் மார்க்கெட் மெக்கானிசமும்: தரையாற்று நிலை "source-follows-load" யோசனை இருபுறமான "load-source-grid" தொடர்புகளை ஏற்ப செய்ய முடியாது. பலதிசை மின் பொழிவு மார்க்கெட் மெக்கானிசம் உருவாக்க வேண்டும்.

  • மாறிலி மற்றும் இணையும் திறன்: வெவ்வேறு சாதன இணைப்பு முறைகள் விற்பனையாளர்களிடம் இணைக்கத் திறனை அழிக்கின்றன. மாறிலி தொலைத்தொடர்பு முறைகளும் கட்டுப்பாட்டு கட்டளைகளும் ஊக்குவிக்கப்பட வேண்டும்.

  • வெவ்வேறு பிரதேச ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட விரிப்பம்: வெறுமையான இணைப்பு தரையாற்று பிரிவு எல்லைகளை அழிக்கின்றது. ஒன்றாக்கப்பட்ட பொறுப்பு பகிர்வு, பிரதிலிடம் பகிர்வு, மற்றும் வெவ்வேறு பிரதேச ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட விரிப்ப அமைப்புகள் உருவாக்க வேண்டும்.

  இந்த சவால்களை ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட மாறிலிகளும் கண்காணிப்பு நிகழ்த்தல் மெக்கானிசமும் தீர்க்க தேவை.