د چار پورټي سوليد-ستيت ترانسفورمر جوړونه: د مایکروګریدونو لپاره یو موثر انتگراسيون حل

د صنعت کې د توان الکترونیکو کارولو لوړه ورځه شوي، چې د بیټریو لپاره چارژر او LED دایور په توګه د ننګوال سکیل کارولو څخه تر مشری سکیل کارولو په توګه د فوتوولټایک (PV) سیستمونو او الکتریکي خودرونو په توګه. عادي طور، د توان سیستم د سه برخو جوړښت لري: د توان پلانټونو، د انتقال سیستمونو او د توزیع سیستمونو. په سنتیکو توګه، د نیزه فرکانسیو ترانسفورمرات دوه غرضونه لپاره کارول کیږي: الکتریکي جلاول او ولټاژ مطابقت. په هېواد کې، د 50/60-Hz ترانسفورمرات د ډیر حجم او وزن لري. د توان کانورټرونو کارولو د نوی او لازمي توان سیستمونو ترمنځ د سازگارۍ وړاندې کیږي، د سالید استیټ ترانسفورمر (SST) کانسپټ کارول. د لوړه یا نیمه لوړ فرکانسیو توان کانورټرس کارولو په توګه، SST ها د معمولي ترانسفورمراتو سره مقایسه کړه د ډیر کوچني حجم او لوړه توان چغالي وړاندې کیږي.

د مغناطيسي موادو په راوړلو کې-دا د لوړه فلکس چغالي، لوړه توان او فرکانس کارولو او کم توان لاستونو سره-سرچینو د لوړه توان چغالي او کارایی لرونکي SST ها وړاندې کړي دي. په ډیرې موارد کې، پژوهښت د سنتیکو دویمې وینډینګو ترانسفورمراتو په توګه مرکزي وړ کړي دي. په دې حال کې، د پراخواوی ژنراتیو د یوځایولو په وړاندې، د هوښيار ګریدونو او میکروګریدونو په توګه، د ملتي پورټ سالید استیټ ترانسفورمر (MPSST) کانسپټ پیدا شوی دی.

هر یو پورټ کې د کانورټر له مخې د دویمې فعال بريد (DAB) کانورټر کارول کیږي، چې د ترانسفورمر د لیکیج انډکتانس کارول کیږي چې د کانورټر د انډکټور په توګه. دا د نوې انډکټور په اړه لازمېتوب وړاندې کوي او د لاستونو کم کوي. د لیکیج انډکتانس د وینډینګو جوړښت، د کرنل جغرافیا او د کوپلینګ ضریب په پام کې نیولو سره د ترانسفورمر د جوړښت په توګه پیچلیږي. د DAB کانورټرونو په توګه د فیز شیفت کنټرول کارول کیږي ترڅو د پورټونو ترمنځ د توان په لویلو کې تنظیم کړي. په MPSST کې، یو پورټ کې د فیز شیفت د دی پورټونو ترمنځ د توان لویلو تاثیر لري، د پورټونو شمیرې سره کنټرول پیچلیږي. دا دلیل ده چې د MPSST پژوهښتونه د سه پورټ سیستمونو په توګه مرکزي وړ کیږي.

دا مقاله د میکروګرید کارولو لپاره د سالید استیټ ترانسفورمر جوړښت په توګه مرکزي وړ کیږي. د ترانسفورمر یو واحد مغناطيسي کرنل کې چار پورټونه جوړ کیږي. دا د 50 kHz سوئچنګ فرکانس کارول کیږي، هر پورټ 25 kW وړاندې کیږي. د پورټ کنفیګوریشن د واقعي میکروګرید ماډل نښې کوي چې د یوټیلیټ ګرید، د انرژی اخزنې سیستم، فوتوولټایک سیستم او محلی لوډ شامل دي. د ګرید پورټ 4,160 VAC کارول کیږي، د بل چې د نورو ترې پورټونه 400 V کارول کیږي.

چار پورټ SST

د ترانسفورمر جوړښت

جدول 1 د ترانسفورمر کرنلونو جوړولو لپاره عام استعمال شوي موادو، د انګورو او د منفيو نښې کېږي. د هدف د پورټ په ټولنیز 25 kW کارولو او 50 kHz عملې فرکانس کارولو لپاره د یو مواد انتخابولو ده. د بازار کې موجوده د ترانسفورمر کرنل موادو شامل دي: سیلیکون سټیل، امورفوس آلای، فریټ او نانونکریستال. د هدف کارولو-یو چار پورټ ترانسفورمر چې 50 kHz کارول کیږي او ټول پورټونه 25 kW وړاندې کیږي-د نانونکریستال او فریټ د نومزد کانډیدونه ده. په هېواد کې، د نانونکریستال د 20 kHz څخه لوړه سوئچنګ فرکانسونو کې لوړه توان لاستونه لري. په نتیجه کې، فریټ د ترانسفورمر کرنل موادو د انتخاب وړاندې کیږي.

د مختلفو کرنل موادو او د انګورو نښې

د ترانسفورمر کرنل جوړښت هم مهم دی، چې د کوچني حجم، لوړه توان چغالي او عمومي حجم تاثیر لري-دې د ترانسفورمر د لیکیج انډکتانس تاثیر لري. د 330-kW، 50-Hz دویمې پورټ ترانسفورمر لپاره، د کرنل شکلونه د کرنل نوع او د شیل نوع په توګه مقایسه شول، چې د شیل نوع کنفیګوریشن د کم لیکیج انډکتانس او د ډېر همواره توان لویل ترلاسه کړه. په دې توګه، د شیل نوع کنفیګوریشن کارول کیږي، د هر چار وینډینګونه د ترانسفورمر د مین لیمب په مرکزي حصه کې د کنسنټریک وینډینګ کې جوړ کیږي، دا د کوپلینګ ضریب ترلاسه کړه.

د شیل نوع کرنل 186×152×30 mm کې ده، او د فریټ مواد چې کارول کیږي 3C94 د 4xU93×76×30 mm کې ده. د MV او د لوړه کورنټ پورټونو لپاره د لیټس واير کارول کیږي، د MV پورټ 3.42 A او د لوړه کورنټ پورټ 62.5 A ریټ شوي. د LV پورټونو لپاره د 16 AWG او 4 AWG واير کارول کیږي. د LV وینډینګونو د یوځایولو په توګه د مغناطيسي کوپلینګ زیاتولو کې ده.

د پیشنهاد شوي MV MPSST جوړښت په پای کې، Maxwell-3D/Simplorer سیمولیشنونه کارول کیږي. د MV ګرید، د انرژی اخزنې، لوډ او فوتوولټایک سیستمونو د پورټ ولټاژونه به ترتیب 7.2 kVDC او 400 VDC ریټ شوي دي. سیمولیشنونه د ټول لوډ کې د 25 kW توان کارولو، 50 kHz سوئچنګ فرکانس او 50% ډیوټی سایکل کې کارول کیږي. د توان کنټرول د کانورټر سیلونو ترمنځ د فیز شیفت تنظیم کې دی. د نتیجنې د جدول کې نښې کیږي. مختلف ماډلونه مختلف خصوصيات لري، مثلاً د کرنل شکل، د کراس سیکشن منځه، د لاستونو او د حجم. د جدول کې نښې کیږي، د ماډل 7 د کم لیکیج انډکتانس او لوړه کارایی ترلاسه کړه.

ماډل او سیمولیشن نتیجنې

د آزمایښتی جوړښت

د کرنل د چار U شکل کرنلونو په توګه جوړ شوی دی چې یو لایه ته جوړ شوی دی. د کامل کرنل د سه لایه لري او د وینډینګونه د مین لیمب ته جوړ شوي. د سه LV پورټ وینډینګونه د یوځایولو په توګه د کوپلینګ زیاتولو کې ده. د دویمې فعال بريد (DAB) کانورټر د پیشنهاد شوي ترانسفورمر څخه آزمایښت کارول کیږي. د SiC MOSFETs کارول کیږي. د MV پورټ لپاره د SiC دایودونو په توګه د ریکټیفایر بريد جوړ شوی دی، چې د یو ډیټیو لوډ بانک ته وړاندې کیږي چې 7.2 kV وړاندې کیږي.

پای

دا مقاله د چار پورټ MV MPSST جوړښت په توګه مرکزي وړ کیږي چې د چار مختلف سرچینو یا لوډونو د یوځایولو وړاندې کوي د میکروګرید کارولو لپاره. د ترانسفورمر یو پورټ د MV پورټ دی چې 4.16 kV AC ریټ شوي دی. مختلف ترانسفورمر ماډلونه او کرنل موادونه موندل شول. د ترانسفورمر جوړښت په وړاندې، د MV او LV پورټونو لپاره د آزمایښتی جوړښتونه جوړ شول. د آزمایښتی اعتبار د 99% کارایی ترلاسه شوی دی.