ਚਾਰ ਪੋਰਟ ਸੌਲਿਡ-ਸਟੇਟ ਟ੍ਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਦਾ ਡਿਜ਼ਾਇਨ: ਮਾਇਕ੍ਰੋਗ੍ਰਿਡਜ਼ ਲਈ ਕੁਸ਼ਲ ਇਨਟੀਗ੍ਰੇਸ਼ਨ ਸੰਖਿਆ

ਉਦਯੋਗ ਵਿੱਚ ਪਾਵਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਵਧ ਰਹੀ ਹੈ, ਜੋ ਬੈਟਰੀਆਂ ਅਤੇ LED ਡਰਾਈਵਰਾਂ ਲਈ ਚਾਰਜਰਾਂ ਵਰਗੇ ਛੋਟੇ-ਪੱਧਰੀ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਤੋਂ ਲੈ ਕੇ ਫੋਟੋਵੋਲਟਾਇਕ (PV) ਸਿਸਟਮਾਂ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਵਾਹਨਾਂ ਵਰਗੇ ਵੱਡੇ-ਪੱਧਰੀ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਤੱਕ ਫੈਲੀ ਹੋਈ ਹੈ। ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਇੱਕ ਪਾਵਰ ਸਿਸਟਮ ਵਿੱਚ ਤਿੰਨ ਭਾਗ ਹੁੰਦੇ ਹਨ: ਪਾਵਰ ਪਲਾਂਟ, ਟ੍ਰਾਂਸਮਿਸ਼ਨ ਸਿਸਟਮ, ਅਤੇ ਡਿਸਟ੍ਰੀਬਿਊਸ਼ਨ ਸਿਸਟਮ। ਪਰੰਪਰਾਗਤ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਦੋ ਉਦੇਸ਼ਾਂ ਲਈ ਲੋ-ਫਰੀਕੁਐਂਸੀ ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਵਰਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ: ਇਲੈਕਟ੍ਰੀਕਲ ਆਇਸੋਲੇਸ਼ਨ ਅਤੇ ਵੋਲਟੇਜ ਮੈਚਿੰਗ। ਹਾਲਾਂਕਿ, 50-/60-ਹਰਟਜ਼ ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਭਾਰੀ ਅਤੇ ਵੱਡੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਨਵੇਂ ਅਤੇ ਪੁਰਾਣੇ ਪਾਵਰ ਸਿਸਟਮਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਸੁਸੰਗਤਤਾ ਨੂੰ ਸੁਨਿਸ਼ਚਿਤ ਕਰਨ ਲਈ ਪਾਵਰ ਕਨਵਰਟਰਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਸੌਲਿਡ-ਸਟੇਟ ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ (SST) ਦੀ ਅਵਧਾਰਨਾ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਉੱਚ ਜਾਂ ਮੱਧਮ ਫਰੀਕੁਐਂਸੀ ਪਾਵਰ ਕਨਵਰਜ਼ਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਨਾਲ, SSTs ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਦੇ ਆਕਾਰ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਪਰੰਪਰਾਗਤ ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰਾਂ ਦੀ ਤੁਲਨਾ ਵਿੱਚ ਉੱਚ ਪਾਵਰ ਡਿਨਸਿਟੀ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੇ ਹਨ।

ਉੱਚ ਫਲੱਕਸ ਡਿਨਸਿਟੀ, ਉੱਚ ਪਾਵਰ ਅਤੇ ਫਰੀਕੁਐਂਸੀ ਯੋਗਤਾ, ਅਤੇ ਘੱਟ ਪਾਵਰ ਨੁਕਸਾਨ ਵਾਲੀਆਂ ਚੁੰਬਕੀ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਵਿੱਚ ਤਰੱਕੀ ਨੇ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੂੰ ਉੱਚ ਪਾਵਰ ਡਿਨਸਿਟੀ ਅਤੇ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਾਲੇ SSTs ਵਿਕਸਿਤ ਕਰਨ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੱਤੀ ਹੈ। ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਮਾਮਲਿਆਂ ਵਿੱਚ, ਖੋਜ ਪਰੰਪਰਾਗਤ ਡਿਊਲ-ਵਾਇੰਡਿੰਗ ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰਾਂ 'ਤੇ ਕੇਂਦਰਿਤ ਰਹੀ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਵੰਡਿਆ ਹੋਇਆ ਉਤਪਾਦਨ ਦੇ ਵਧਦੇ ਏਕੀਕਰਨ, ਨਾਲ ਹੀ ਸਮਾਰਟ ਗਰਿੱਡ ਅਤੇ ਮਾਈਕਰੋਗਰਿੱਡ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਨੇ ਮਲਟੀ-ਪੋਰਟ ਸੌਲਿਡ-ਸਟੇਟ ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ (MPSST) ਦੀ ਅਵਧਾਰਨਾ ਨੂੰ ਜਨਮ ਦਿੱਤਾ ਹੈ।

ਕਨਵਰਟਰ ਦੇ ਹਰੇਕ ਪੋਰਟ 'ਤੇ, ਇੱਕ ਡਿਊਲ ਐਕਟਿਵ ਬ੍ਰਿਜ (DAB) ਕਨਵਰਟਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਕਨਵਰਟਰ ਦੇ ਇੰਡਕਟਰ ਵਜੋਂ ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਦੀ ਲੀਕੇਜ ਇੰਡਕਟੈਂਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਨਾਲ ਵਾਧੂ ਇੰਡਕਟਰਾਂ ਦੀ ਲੋੜ ਨੂੰ ਖਤਮ ਕਰਕੇ ਆਕਾਰ ਘਟਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਨੁਕਸਾਨ ਵੀ ਘੱਟ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਲੀਕੇਜ ਇੰਡਕਟੈਂਸ ਵਾਇੰਡਿੰਗ ਦੀ ਸਥਿਤੀ, ਕੋਰ ਜਿਆਮਿਤੀ ਅਤੇ ਕਪਲਿੰਗ ਕੋਐਫੀਸੀਐਂਟ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਨੂੰ ਹੋਰ ਜਟਿਲ ਬਣਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। DAB ਕਨਵਰਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਪੋਰਟਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਪਾਵਰ ਫਲੋ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਨ ਲਈ ਫੇਜ਼ ਸ਼ਿਫਟ ਕੰਟਰੋਲ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, MPSST ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਪੋਰਟ 'ਤੇ ਫੇਜ਼ ਸ਼ਿਫਟ ਦੂਜੇ ਪੋਰਟਾਂ 'ਤੇ ਪਾਵਰ ਫਲੋ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਪੋਰਟਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਨਾਲ ਕੰਟਰੋਲ ਦੀ ਜਟਿਲਤਾ ਵੱਧ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ, ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ MPSST ਖੋਜ ਤਿੰਨ-ਪੋਰਟ ਸਿਸਟਮਾਂ 'ਤੇ ਕੇਂਦਰਿਤ ਹੈ।

ਇਹ ਪੇਪਰ ਮਾਈਕਰੋਗਰਿੱਡ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਲਈ ਇੱਕ ਸੌਲਿਡ-ਸਟੇਟ ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਦੇ ਡਿਜ਼ਾਈਨ 'ਤੇ ਕੇਂਦਰਿਤ ਹੈ। ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਇੱਕ ਹੀ ਮੈਗਨੈਟਿਕ ਕੋਰ 'ਤੇ ਚਾਰ ਪੋਰਟਾਂ ਨੂੰ ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਹ 50 kHz ਦੀ ਸਵਿੱਚਿੰਗ ਫਰੀਕੁਐਂਸੀ 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਹਰੇਕ ਪੋਰਟ 25 kW ਲਈ ਰੇਟ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਪੋਰਟ ਕਾਨਫਿਗਰੇਸ਼ਨ ਇੱਕ ਯਥਾਰਥਵਾਦੀ ਮਾਈਕਰੋਗਰਿੱਡ ਮਾਡਲ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਯੂਟਿਲਿਟੀ ਗਰਿੱਡ, ਊਰਜਾ ਸਟੋਰੇਜ਼ ਸਿਸਟਮ, ਫੋਟੋਵੋਲਟਾਇਕ ਸਿਸਟਮ ਅਤੇ ਸਥਾਨਕ ਲੋਡ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ। ਗਰਿੱਡ ਪੋਰਟ 4,160 VAC 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਬਾਕੀ ਤਿੰਨ ਪੋਰਟ 400 V 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ।

ਚਾਰ-ਪੋਰਟ SST

ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ

ਟੇਬਲ 1 ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਕੋਰ ਨਿਰਮਾਣ ਲਈ ਵਰਤੀਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਆਮ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਨਾਲ ਹੀ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੇ ਫਾਇਦੇ ਅਤੇ ਨੁਕਸਾਨ ਵੀ। ਟੀਚਾ 50 kHz ਦੀ ਕੰਮ ਕਰਨ ਵਾਲੀ ਫਰੀਕੁਐਂਸੀ 'ਤੇ ਹਰੇਕ ਪੋਰਟ ਲਈ 25 kW ਨੂੰ ਸਮਰਥਨ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਸਮੱਗਰੀ ਚੁਣਨਾ ਹੈ। ਵਪਾਰਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਉਪਲਬਧ ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਕੋਰ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਵਿੱਚ ਸਿਲੀਕਾਨ ਸਟੀਲ, ਐਮੋਰਫਸ ਮਿਸ਼ਰਣ, ਫੇਰਾਈਟ, ਅਤੇ ਨੈਨੋਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਨ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ। ਟੀਚਾ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਲਈ—50 kHz 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਨ ਵਾਲਾ ਚਾਰ-ਪੋਰਟ ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਜਿਸ ਦਾ ਹਰੇਕ ਪੋਰਟ 25 kW ਲਈ ਰੇਟ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ—ਸਭ ਤੋਂ ਢੁੱਕਵੀਂ ਕੋਰ ਸਮੱਗਰੀ ਨੂੰ ਪਛਾਣਨਾ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹੈ। ਟੇਬਲ ਦੇ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਨਾਲ, ਨੈਨੋਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਨ ਅਤੇ ਫੇਰਾਈਟ ਦੋਵਾਂ ਨੂੰ ਸੰਭਾਵਿਤ ਉਮੀਦਵਾਰਾਂ ਵਜੋਂ ਛਾਂਟਿਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, 20 kHz ਤੋਂ ਉੱਪਰ ਦੀਆਂ ਸਵਿੱਚਿੰਗ ਫਰੀਕੁਐਂਸੀਆਂ 'ਤੇ ਨੈਨੋਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਨ ਵਿੱਚ ਉੱਚ ਪਾਵਰ ਨੁਕਸਾਨ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਲਈ, ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਲਈ ਅੰਤ ਵਿੱਚ ਫੇਰਾਈਟ ਨੂੰ ਕੋਰ ਸਮੱਗਰੀ ਵਜੋਂ ਚੁਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕੋਰ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਅਤੇ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ

ਟਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਕੋਰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਵੀ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ, ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ ਸ

ਇਹ ਪੈਪਰ ਚਾਰ-ਪੋਰਟ ਮਿਡਲ-ਵੋਲਟੇਜ ਮਲਟੀ-ਪੋਰਟ ਸੌਲਿਡ-ਸਟੇਟ ਟ੍ਰਾਂਸਫਾਰਮਰ (MV MPSST) ਦੇ ਡਿਜ਼ਾਇਨ 'ਤੇ ਧਿਆਨ ਕੇਂਦਰਤ ਹੈ, ਜੋ ਮਾਇਕ੍ਰੋਗ੍ਰਿਡ ਅੱਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਚਾਰ ਅਲੱਗ-ਅਲੱਗ ਸਰੋਤਾਂ ਜਾਂ ਲੋਡਾਂ ਦੀ ਇੰਟੀਗ੍ਰੇਸ਼ਨ ਨੂੰ ਸਹਾਰਾ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਟ੍ਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਦਾ ਇਕ ਪੋਰਟ ਮਿਡਲ-ਵੋਲਟੇਜ (MV) ਪੋਰਟ ਹੈ ਜਿਸ ਦਾ ਰੇਟਿੰਗ 4.16 kV AC ਹੈ। ਵੱਖ-ਵੱਖ ਟ੍ਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਮੋਡਲ ਅਤੇ ਕੋਰ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦਾ ਸਹਾਰਾ ਲਿਆ ਗਿਆ। ਟ੍ਰਾਂਸਫਾਰਮਰ ਦੇ ਡਿਜ਼ਾਇਨ ਦੇ ਅਲਾਵਾ, MV ਅਤੇ LV ਪੋਰਟਾਂ ਲਈ ਟੈਸਟ ਸੈਟਅੱਪਾਂ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤੀਆਂ ਗਈਆਂ। ਪ੍ਰਯੋਗਿਕ ਸਹਿਣੀ ਵਿੱਚ 99% ਦੀ ਦਖਲੀ ਪ੍ਰਾਪਤ ਹੋਈ।