چگونه یک ترانسفورماتور حالت جامد کارایی شبکه هوشمند را بهبود می‌بخشد

ترانسفورهای حالت جامد (SST)، که به عنوان "ترانسفورهای هوشمند" نیز شناخته می‌شوند، دستگاه‌های الکتریکی مدرن هستند که قادر به ارائه جریان برق دوطرفه هستند. آنها مولفه‌های نیمه‌رسانا با قدرت بالا، مدارهای کنترل و ترانسفورهای فرکانس بالا را یکپارچه می‌کنند و عملکردهای متعددی مانند جبران توان واکنشی و سرکوب هارمونیک ارائه می‌دهند. SSTs نیازهای متنوعی از تولید پراکنده تا لوکوموتیوهای گیراژ، شبکه‌های برق و سیستم‌های برق صنعتی را برآورده می‌کنند. کاربردهای آنها فراتر از تبدیل ولتاژ است و انتقال صاف از AC به DC و از DC به AC را ممکن می‌سازد. با این حال، تولید پراکنده کاربرد اصلی ترانسفورهای حالت جامد است.

با تفاوت از ترانسفورهای سنتی، ترانسفورهای حالت جامد می‌توانند خروجی DC در سطوح ولتاژ مورد نیاز ارائه دهند. در یک SST معمولی، ولتاژ ورودی به یک سیگنال AC با فرکانس بالا توسط یک تبدیل‌کننده الکترونیکی قدرت تبدیل شده و سپس به سمت اولیه یک ترانسفر فرکانس بالا تغذیه می‌شود. در سمت ثانویه، فرآیند معکوس انجام می‌شود تا خروجی‌های مورد نظر AC، DC یا هر دو برای بار تولید شود. انتقال قدرت با فرکانس بالا وزن و اندازه ترانسفور را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

بسیاری از مزایای ترانسفورهای حالت جامد از این کاهش اندازه ناشی می‌شود. امروزه، نصب ترانسفورهای سنتی کار ساده‌ای نیست—ملاحظاتی مانند حمل و نقل، آماده‌سازی محل، نصب و هزینه‌های انتقال همگی به بودجه پروژه‌ها اضافه می‌شوند. در مقابل، ترانسفورهای حالت جامد کوچک‌تر و اقتصادی‌تر می‌توانند به راحتی در کشاورزی‌های خورشیدی کوچک یا کانتینرهای ذخیره‌سازی نصب شوند. سرعت تبديل سریع‌تر دستگاه‌های حالت جامد همچنین به شرکت‌های توزیع برق اجازه می‌دهد تا منابع مختلف تغذیه‌ی شبکه را بهتر مدیریت کنند، زیرا تعداد بیشتری ترانسفور می‌توانند برای کنترل و تنظیم دقیق کیفیت برق نصب شوند.

ترانسفورهای حالت جامد همچنین به عنوان ترانسفورهای الکترونیکی قدرت (PET) یا ترانسفورهای الکترونیکی قدرت (EPT) نیز شناخته می‌شوند. آنها دستگاه‌های هوشمند هستند که از فناوری تبدیل الکترونیکی قدرت برای دستیابی به تغییر سطح ولتاژ و انتقال قدرت استفاده می‌کنند.

اصول اساسی آنها به شرح زیر است: ابتدا یک سیگنال AC با فرکانس توان توسط یک تبدیل‌کننده الکترونیکی قدرت به یک موج مربعی با فرکانس بالا تبدیل می‌شود. سیگنال از طریق یک ترانسفر جداکننده با فرکانس بالا منتقل می‌شود، سپس توسط یک تبدیل‌کننده الکترونیکی قدرت دیگر به یک سیگنال AC با فرکانس توان تبدیل می‌شود. این کل فرآیند با کنترل دستگاه‌های تبديل الکترونیکی قدرت توسط یک کنترل‌کننده انجام می‌شود.

بر اساس این اصول عملیاتی، مزایای ترانسفورهای حالت جامد نسبت به ترانسفورهای سنتی واضح است:

• استفاده از ترانسفورهای فرکانس بالا به جای ترانسفورهای فرکانس توان، اندازه و وزن را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

• با کنترل مناسب، سمت ورودی می‌تواند عامل توان واحد را دستیابی کند، توان واکنشی از سمت بار را جذب کند، جریان‌های هارمونیک را مسدود کند، انتشار هارمونیک دوطرفه را سرکوب کند و به طور موثر کیفیت برق را بهبود بخشد.

• می‌تواند تأثیر ولتاژ بیش از حد یا کمتر از حد روی سمت منبع را بر ولتاژ سمت بار حذف کند، و ولتاژ، فرکانس و شکل موج سمت بار را پایدار نگه دارد.

• دارای رابط‌های AC و DC است که ادغام سیستم‌های تولید پراکنده در شبکه و اتصال بارهای DC را تسهیل می‌کند.

• کنترل کاملاً دیجیتال امکان جمع‌آوری داده‌های شبکه و ارتباطات شبکه را فراهم می‌کند و کنترل جریان برق را ممکن می‌سازد. همچنین می‌تواند با سیستم‌های انتقال AC پوششی (FACTS) هماهنگ کار کند تا پایداری و قابلیت اطمینان شبکه را افزایش دهد.

به وضوح، ترانسفورهای حالت جامد برای برآوردن نیازهای شبکه‌های هوشمند مناسب‌تر هستند و می‌توانند به طور موثرتر نیازهای شخصی‌سازی شده کاربران از سیستم‌های برق را برآورده کنند.