¿Cómo mejora un transformador de estado sólido la eficiencia de la red inteligente?
Los transformadores de estado sólido (SST), también conocidos como "transformadores inteligentes", son dispositivos eléctricos modernos capaces de proporcionar un flujo de energía bidireccional. Integran componentes semiconductores de alta potencia, circuitos de control y transformadores convencionales de alta frecuencia, ofreciendo múltiples funciones como la compensación de potencia reactiva y la supresión de armónicos. Los SST satisfacen una amplia gama de necesidades de aplicación, desde la generación distribuida hasta locomotoras de tracción, redes eléctricas y sistemas de potencia industrial. Sus aplicaciones van más allá de la conversión de voltaje, permitiendo transiciones suaves de CA a CC y de CC a CA. Sin embargo, la generación distribuida es la aplicación principal de los transformadores de estado sólido.
A diferencia de los transformadores tradicionales, los transformadores de estado sólido pueden proporcionar salida en CC a los niveles de voltaje requeridos. En un SST típico, un voltaje de entrada se convierte en una señal de CA de alta frecuencia a través de un convertidor electrónico de potencia y luego se alimenta al lado primario de un transformador de alta frecuencia. En el lado secundario, se realiza el proceso inverso para producir las salidas de CA, CC o ambas deseadas para la carga. La transferencia de potencia de alta frecuencia reduce significativamente el peso y el tamaño del transformador.
Muchas ventajas de los transformadores de estado sólido provienen de esta reducción de tamaño. Hoy en día, instalar transformadores convencionales no es una tarea sencilla; consideraciones como el transporte, la preparación del sitio, la instalación y los costos de transmisión todos suman al presupuesto del proyecto. En contraste, los transformadores de estado sólido, que son más pequeños y económicos, pueden instalarse fácilmente en pequeñas granjas solares o contenedores de almacenamiento. La velocidad de conmutación más rápida de los dispositivos de estado sólido también permite a las compañías de servicios públicos gestionar mejor múltiples fuentes de energía que alimentan la red, ya que se pueden desplegar más transformadores para controlar y ajustar finamente la calidad de la energía.
Los SST también se denominan Transformadores Electrónicos de Potencia (PET) o Transformadores Electrónicos de Energía (EPT). Son dispositivos inteligentes que utilizan tecnología de conversión electrónica de potencia para lograr la transformación de niveles de voltaje y la transmisión de energía.
Su principio básico se ilustra de la siguiente manera: Primero, una señal de CA de frecuencia de potencia se convierte en una onda cuadrada de alta frecuencia por un convertidor electrónico de potencia. La señal se transmite a través de un transformador de alta frecuencia de aislamiento, luego se convierte de nuevo en una señal de CA de frecuencia de potencia por otro convertidor electrónico de potencia. Este proceso completo está controlado mediante la regulación de los dispositivos de conmutación electrónica de potencia a través de un controlador.
Basándose en este principio de funcionamiento, las ventajas de los transformadores de estado sólido sobre los transformadores tradicionales son evidentes:
El uso de transformadores de alta frecuencia en lugar de transformadores de frecuencia de potencia reduce significativamente el tamaño y el peso.
Con el control adecuado, el lado de entrada puede lograr un factor de potencia unitario, absorber potencia reactiva del lado de la carga, bloquear corrientes armónicas, suprimir la propagación bidireccional de armónicos y mejorar eficazmente la calidad de la energía.
Puede eliminar el impacto de sobretensión o subv tensión en el lado de la fuente sobre el voltaje del lado de la carga, garantizando una magnitud, frecuencia y forma de onda estables en el lado de la carga.
Cuenta con interfaces de CA y CC, facilitando la integración de sistemas de generación distribuida en la red y la conexión de cargas de CC.
El control digital total permite la recopilación fácil de datos de la red y la comunicación en red, permitiendo el control del flujo de energía. También puede trabajar en coordinación con Sistemas de Transmisión de CA Flexible (FACTS) para mejorar la estabilidad y confiabilidad de la red.
Claramente, los transformadores de estado sólido están mejor adaptados para satisfacer los requisitos de las redes inteligentes y pueden satisfacer de manera más efectiva las demandas personalizadas de los usuarios para los sistemas de energía.
