Li mistax-xilġa tiftuħ transformaturi b’għasfur misħun f’stazzjonijiet fotovoltaiči magħmula fis-silġa?

Il-enerġija tal-ħalib tas-silġ, bħala sors tal-enerġija ħalib u rinnovabbli, hija l-enerġija ġdida li ssemmiet f’Kina. Hi tħassil riservi teorici abbondanti (17,000 biljun ta' tonnellata ta' karbonju standard annwalment) u potenzjali kbir għall-iżvilupp. Il-għenja tal-enerġija fotovoltaika, li kellha qabel tkun operattiva off-grid fi żones barbaġin, issa sejjerat għall-integrazzjoni fit-toroq u projetti granni ta' grid-connected fil-ħalib.

Dan id-dokument analizza l-transformaturi split-winding fi stazzjonijiet fotovoltaiki grid-connected permezz ta' analisi teorika u kkażi ingegneristici.

1 Karatteristiċi Prinċipali tal-Kkurtit Magħluq ta' Stazzjonijiet Fotovoltaiki Grid-Connected

Il-kkurt magħluq tal-stazzjonijiet fotovoltaiki huwa strettament relazjonat mal-dispożizzjoni tal-inverters: l-inverters distributivi huma adatti għal progetti integrati fit-toroq, waqt illi l-inverters centralizzati huma preferiti għal stazzjonijiet fotovoltaiki fil-ħalib (biex jispiċċaw l-effiċjenza ta' għenja massima ta' potenza ta' puntu - MPPT ta' l-illuminazzjoni uniformi).

Imma, l-aħwa skur u kapajta tal-inverters mhux dejjem benefiċji - il-distanza tal-kabli, it-talb fis-voltagġ, u l-prezz prestazzjoni huma daqsara. Għalhekk, il-lunghezzi tal-kabli mill-skur għal l-boxes ta' kombinazzjoni għal l-inverters u l-arej tal-bloks fotovoltaiki jiġu determinati minn rapporti ta' investiment ritorn. Għal l-ottimizazzjoni ekonomika, il-kapajta tal-inverters centralizzati solitament toqgħod bejn 500 kW u 630 kW.

Il-stazzjonijiet fotovoltaiki grid-connected jagħmlu użu minn tliet skemi prinċipali ta' kkurt (kif issemma fl-Figura 1). Is-skema ta' singul skur (bil-transformaturi step-up) hija sempliċi imma rikiedi numru kbir ta' transformaturi. Is-skema ta' unità kbira (inkludenti l-transformaturi step-up) hija d-disign mainstream, blanċant effiċjenza u kost effiċjentament.

Dan id-dokument iddebat l-avvantaggi ta' l-użu tal-transformaturi split-winding għal skema tal-unità mhedda. Minn l-ordinarju double-winding transformaturi, kull faz ta' double-split winding transformaturi tkun meħtela minn wahda winding ta' voltagġ għoli u żewġ windings ta' voltagġ bażi. Il-windings ta' voltagġ bażi għandhom l-istess voltagġ u kapajta imma tikketem bl-istessa forsa magneta, kif issemma fl-Figura 2.

Din it-transformatur tipikalment għandha tliet modi ta' operazzjoni: through operation, half-through operation, u split operation. Meta ċertu branċi tal-split winding jiġu paralleled għal winding ta' voltagġ bażi totali biex joperaw kontra l-winding ta' voltagġ għoli, jiġi skon ta' through operation, u l-impediment ta' short-circuit tal-transformatur jiġi skon ta' through impediment X_{1 - 2}. Meta branċ ta' l-winding ta' voltagġ bażi split joperaw kontra l-winding ta' voltagġ għoli, jiġi skon ta' half-through operation, u l-impediment ta' short-circuit jiġi skon ta' half-through impediment X_{1 - 2'}. Meta branċ ta' l-winding ta' split joperaw kontra branċ ieħor, jiġi skon ta' split operation, u l-impediment ta' short-circuit jiġi skon ta' split impediment X_{2 - 2'}.

2 Avvantaggi tal-Transformaturi Split-Winding

Għal diskussjoni iktar eża, parametri tekniki ta' prodotti mature huma citati għal paragun kvantitativi mal-ordinarju double-winding transformaturi. Pigħna 2500 kVA split-winding transformatur: 37 ± 2×2.5% / 0.36 kV / 0.36 kV, 50 Hz, percentwali ta' reactance ta' short-circuit 6.5%, full-through reactance percentage 6.5%, half-through reactance percentage 11.7%, split coefficient < 3.6%.Il-kalkuli jidhru:

Full-through reactance: X_{1 - 2} = X₁ + X₂ // X₂

Half-through reactance: X_{1 - 2'} = X₁ + X₂

Valuri per-unit:

Reactance ta' branċ ta' l-ġdid ta' l-alto:

Reactance ta' branċ ta' l-baħar ta' l-alto:

2.1 Tneħħiż tas-Silġ tas-Silġ

Fid-daħla tal-short circuit fid-d₁ fil-Figura 2, il-kurrent tas-silġ huwa meħtela minn tliet komponenti: mid-sistema (l-alto, bl-komponenti periodiċi mhux tnejn), branċ mhux falluta I''_p1, u branċ falluta I''_p2. Għal il-breaker tal-kkurt ta' voltagġ bażi fuq il-branċ falluta, l-imkan ta' breaking huwa konsidera l-summa tal-kurrent tas-sistema u branċ mhux falluta. Ma' split-winding transformatur:

Kurrent tas-silġ furnit mis-sistema:

Il-kurrent tas-silġ ta' power distributed inverter-type huwa 2-4 darbiet il-kurrent nominal (durata 1.2-5 ms, 0.06-0.25 cycles), u l-kurrent tal-branċ mhux falluta huwa ~4 kA. Għal double-winding transformatur normali (għal ikunu comparabili, supponi u_k% = 6.5, l-istess bħal l-percentage ta' full-through reactance ta' l-split-winding transformatur u_{k1 - 2%}:

Il-reactance per-unit huwa：

Il-kurrent tas-silġ furnit mis-sistema huwa：

bl-kontributi addizzjonali mill-branċi mhux falluta. Evidentement, l-użu tal-transformaturi split-winding għal skema tal-unità mhedda tneħħiż signifikantament l-imkan ta' breaking tal-breakers tal-kkurt ta' voltagġ bażi.

Assumi li l-parametri tal-moduli parallel huma l-istess u l-parametri ta' control MPPT tal-inverters huma l-istess. Allura, C₁ = C₂ = C, L₁ = L₂ = L, u l-kurrent ta' l-induttur ta' kull inverter huwa:

Tista' tara li l-kurrent ta' l-induttur ta' kull inverter huwa meħtela minn żewġ parti: Il-ewwel huwa l-kurrent ta' l-carico, li huwa l-istess għal l-inverters; is-silġ huwa l-kurrent ta' sirkular, relatati mal-amplitud, faz, u differenzi tal-frekwenza tal-voltaggi ta' output tal-inverters.

Illum, il-logika prinċipali ta' control tal-inverters fis-stazzjonijiet fotovoltaiki hi l-Maximum Power Point Tracking (MPPT). Il-moduli tas-cellules fotovoltaiki għandhom rezistanza interna u esterna. Meta l-control MPPT jiequdi li dawn ir-resistenzi tkun uguali f'ċertu moment, il-modulu fotovoltaiku joperaw fuq l-puntu massimu ta' potenza. Pigħna l-Esempju 3, il-potenza attiva P₁ u reattiva Q₁ ta' output tal-Inverter 1 huma:

2.3 Immanenża tal-Voltagġ tal-Branċi Mhux Falluta

Pigħna l-Figuri 2 u 3 kif esempju, l-stazzjonijiet fotovoltaiki solitament jagħmlu użu minn layout centralizzat ta' inverter-transformatur, u l-impediment tal-kabli bejn l-inverter u l-transformatur huwa negliġibile. Ma' double-winding transformatur normali, il-voltagġ tal-branċ mhux falluta jidher għal zero potenzjal. F'dan il-każ, solitament s-sistema ta' protezzjoni tieħu ftit tempo biex joperaw il-breaker tal-branċ mhux falluta biex jżaghġaq l-ambitu tal-eliminazzjoni tal-fall. Imma dan il-modolu jista' ma jissodisfax il-requisiti ta' protezzjoni għal l-stazzjonijiet fotovoltaiki. Jekk il-ħin ta' eliminazzjoni tal-branċ falluta jikbar għal l-abilità ta' low-voltage ride-through tal-inverter, il-branċ mhux falluta se jittieħed l-obbligu ta' disconnessioni mil-grid, jżid ir-riskju ta' espansjoni tal-ambitu tal-fall.

Ma' split-winding transformatur, għal l-esistenza ta' split impedance, il-kurrent tas-silġ furnit mis-sistema huwa ekvivalenti għal l-operazzjoni ta' half-through mode ta' l-split-winding transformatur. Il-kurrent tas-silġ furnit mil-inverter tal-branċ mhux falluta huwa ekvivalenti għal l-operazzjoni ta' split mode ta' l-split-winding transformatur. Fl-istant tas-silġ, l-voltagġ ta' output U''₂ tal-inverter tal-branċ mhux falluta huwa I''_s × X'₂ + I''_p2 × (X''₂ + X'''₂). Skont l-preċedenti diskussjoni, I''_s huwa ħafna akbar minn I''_p2. Għalhekk, l-ewwel part I''_s × X'₂ ma jdeciedx u huwa akbar mill-parti oħra I''_p2 × (X''₂ + X'''₂).

Il-kalkuli jridu li U''₂ > I''_s × X'₂ = 185 V. Il-voltagġ ta' output tal-inverter tal-branċ mhux falluta jista' jiġi mantaniet f'kull każ fuq 0.5U_n. Skont l-ħtieġijiet ta' low-voltage ride-through tal-stazzjonijiet fotovoltaiki, il-ħin ta' eliminazzjoni huwa akbar minn 1 s (50 cycles). Għalhekk, l-skema tal-unità mhedda ma' split-winding transformaturi tista' tiġi affidabilment satisfatta l-ħtieġa li l-branċ mhux falluta ma jidkonnessix mil-grid f'ħin ta' eliminazzjoni tal-breaker tal-branċ falluta.

3 Konkluzzjoni

L-transformaturi split-winding huma amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati amministrati......