Как твърдотелният трансформатор подобрява ефективността на интелигентната мрежа

Твърдотелните трансформатори (SST), също наричани "умни трансформатори", са съвременни електрически устройства, способни да предоставят двупосочен поток на енергия. Те интегрират високомощностни полупроводникови компоненти, управляващи контури и традиционни високочестотни трансформатори, предлагайки множество функции като компенсиране на реактивна мощност и подаване на хармоники. SST-овете отговарят на широк спектър от приложения, от разпределена генерация до тракционни локомотиви, електрически мрежи и промишлени системи за доставка на енергия. Их приложения се простират извън преобразуването на напрежение, позволявайки плавно преминаване от AC към DC и от DC към AC. Въпреки това, разпределената генерация е основното приложение на твърдотелните трансформатори.

В противоположност на традиционните трансформатори, твърдотелните трансформатори могат да предоставят DC изход на необходимите ниво на напрежение. В типичния SST, входното напрежение се преобразува в високочестотен AC сигнал чрез електронен преобразувател на мощност и след това се подава на первичната страна на високочестотния трансформатор. На вторичната страна, обратният процес се извършва, за да произведе желания AC, DC или и двете изходи за бремето. Високочестотната преференция на мощността значително намалява теглото и размера на трансформатора.

Много от предимствата на твърдотелните трансформатори произтичат от това намаление на размера. Днес, инсталирането на традиционни трансформатори не е проста задача - разглеждането на фактори като транспортиране, подготовка на място, инсталация и разходи по пренос добавят към бюджета на проекта. В сравнение, по-малките и по-икономични твърдотелни трансформатори могат лесно да бъдат инсталирани в малки соларни ферми или контейнери за съхранение. Бързата скорост на комутиране на твърдотелните устройства също позволява на електрофирмите да управляват по-ефективно множеството източници на енергия, вливащи се в мрежата, тъй като повече трансформатори могат да бъдат разположени, за да контролират и финтюнират качеството на енергията.

SST-овете също са известни като Електронни преобразуватели на мощност (PET) или Електронни трансформатори на мощност (EPT). Те са интелигентни устройства, които използват технология за преобразуване на мощност чрез електроника, за да постигнат преобразуване на ниво на напрежение и пренос на мощност.

Основният принцип им е илюстриран по следния начин: Първо, сигнала на мощността с честота на мрежата се преобразува в високочестотен правоъгълен сигнал чрез електронен преобразувател на мощност. Сигналът се предава през високочестотен изолационен трансформатор, след това се преобразува обратно в сигнал на мощността с честота на мрежата чрез друг електронен преобразувател на мощност. Целият процес е контролиран чрез регулиране на електронните комутационни устройства чрез контролер.

На базата на този оперативен принцип, предимствата на твърдотелните трансформатори над традиционните трансформатори са очевидни:

• Използването на високочестотни трансформатори вместо трансформатори с честота на мрежата значително намалява размера и теглото.

• С подходящ контрол, входната страна може да постигне единичен фактор на мощност, абсорбира реактивна мощност от страната на бремето, блокира хармонични токове, подава двупосочна хармонична пропагация и ефективно подобрява качеството на енергията.

• Може да елиминира въздействието на прекомерно високо или ниско напрежение от страната на източника върху напрежението на страната на бремето, гарантирайки стабилно напрежение, честота и форма на вълната на страната на бремето.

• Разполага с интерфейси за AC и DC, облекчавайки интеграцията на системи за разпределена генерация в мрежата и свързването на DC бремена.

• Пълният цифров контрол позволява лесно събиране на данни от мрежата и мрежово комуникиране, позволяващо контрол на потока на мощност. Може също да работи в съгласуваност със Системи за гъвкав пренос на AC (FACTS), за да се подобри стабилността и надеждността на мрежата.

Ясно е, че твърдотелните трансформатори са по-добре подходящи за удовлетворяване на изискванията на умните мрежи и могат по-ефективно да удовлетворят персонализираните нужди на потребителите за системи за доставка на енергия.