Comment un transformateur à état solide améliore-t-il l'efficacité du réseau intelligent

Les transformateurs à état solide (SST), également connus sous le nom de "transformateurs intelligents", sont des dispositifs électriques modernes capables de fournir un flux d'énergie bidirectionnel. Ils intègrent des composants semi-conducteurs de haute puissance, des circuits de commande et des transformateurs haute fréquence conventionnels, offrant plusieurs fonctions telles que la compensation de la puissance réactive et la suppression des harmoniques. Les SST répondent à un large éventail de besoins en termes d'applications, allant de la génération distribuée aux locomotives de traction, aux réseaux électriques et aux systèmes de puissance industriels. Leurs applications vont au-delà de la conversion de tension, permettant des transitions fluides de l'alternatif au continu et du continu à l'alternatif. Cependant, la génération distribuée est l'application principale des transformateurs à état solide.

Contrairement aux transformateurs traditionnels, les transformateurs à état solide peuvent fournir une sortie continue à des niveaux de tension requis. Dans un SST typique, une tension d'entrée est convertie en un signal alternatif de haute fréquence via un convertisseur électronique de puissance, puis alimenté dans le côté primaire d'un transformateur haute fréquence. Sur le côté secondaire, le processus inverse est effectué pour produire les sorties AC, DC ou les deux souhaitées pour la charge. Le transfert de puissance à haute fréquence réduit considérablement le poids et la taille du transformateur.

De nombreux avantages des transformateurs à état solide découlent de cette réduction de taille. Aujourd'hui, l'installation de transformateurs conventionnels n'est pas une tâche simple - des considérations telles que le transport, la préparation du site, l'installation et les coûts de transmission ajoutent tous au budget du projet. En revanche, les transformateurs à état solide plus petits et plus économiques peuvent être facilement installés dans de petites fermes solaires ou des conteneurs de stockage. La vitesse de commutation plus rapide des dispositifs à état solide permet également aux entreprises de services publics de mieux gérer les multiples sources d'énergie alimentant le réseau, car plus de transformateurs peuvent être déployés pour contrôler et ajuster finement la qualité de l'énergie.

Les SST sont également appelés transformateurs électroniques de puissance (PET) ou transformateurs électroniques de puissance (EPT). Ce sont des dispositifs intelligents qui utilisent la technologie de conversion électronique de puissance pour réaliser la transformation du niveau de tension et la transmission de puissance.

Leur principe de base est illustré comme suit : tout d'abord, un signal alternatif de fréquence de puissance est converti en une onde carrée de haute fréquence par un convertisseur électronique de puissance. Le signal est transmis via un transformateur d'isolement haute fréquence, puis converti à nouveau en un signal alternatif de fréquence de puissance par un autre convertisseur électronique de puissance. Toute cette procédure est contrôlée en ajustant les dispositifs de commutation électronique de puissance via un contrôleur.

Sur la base de ce principe de fonctionnement, les avantages des transformateurs à état solide par rapport aux transformateurs traditionnels sont évidents :

• L'utilisation de transformateurs haute fréquence au lieu de transformateurs de fréquence de puissance réduit considérablement la taille et le poids.

• Avec un contrôle approprié, le côté d'entrée peut atteindre un facteur de puissance unitaire, absorber la puissance réactive du côté de la charge, bloquer les courants harmoniques, supprimer la propagation harmonique bidirectionnelle et améliorer efficacement la qualité de l'énergie.

• Il peut éliminer l'impact des surtensions ou des sous-tensions du côté source sur la tension du côté de la charge, garantissant une amplitude, une fréquence et une forme d'onde stables du côté de la charge.

• Il dispose d'interfaces AC et DC, facilitant l'intégration des systèmes de génération distribuée au réseau et la connexion des charges DC.

• La commande numérique complète permet une collecte facile des données du réseau et de la communication en réseau, permettant le contrôle du flux d'énergie. Il peut également travailler en coordination avec les Systèmes de Transmission Alternatifs Flexibles (FACTS) pour améliorer la stabilité et la fiabilité du réseau.

Il est clair que les transformateurs à état solide sont mieux adaptés pour répondre aux exigences des réseaux intelligents et peuvent plus efficacement satisfaire les demandes personnalisées des utilisateurs en matière de systèmes de puissance.