Hogyan javít egy szilárdtestes transzformátor a smart grid hatékonyságán?

A szilárdtestes átalakítók (SST), melyeket gyakran "intelligens átalakítóknak" is neveznek, modern elektromos eszközök, amelyek képesek kétirányú teljesítményáramlásra. Ezek integrálják a nagy teljesítményű szemiconduktor alkatrészeket, irányítási áramköröket és hagyományos magasfrekvenciás átalakítókat, így több funkciót is nyújthatnak, mint például a reaktív teljesítmény kiegyenlítése és a harmonikusok elnyomása. Az SST-ek széles körben alkalmazhatók, a terjesztett generációtól a hajtóművekig, az energia-hálózatokig és az ipari energiaszolgáltatásokig. Alkalmazásuk a feszültségátalakítástól messze megy, lehetővé téve a sima átmenetet AC-ből DC-be, és DC-ből AC-be. Ugyanakkor a terjesztett generáció az SST-ek fő alkalmazása.

Ellentétben a hagyományos átalakítókkal, a szilárdtestes átalakítók képesek DC-kimenetet biztosítani a szükséges feszültségszinteken. Egy tipikus SST-ben a bemeneti feszültséget egy erőműszeri konverter segítségével magasfrekvenciás AC jelre alakítják, majd ezt átadják a magasfrekvenciás átalakító elsődleges oldalán. A másodlagos oldalon pedig a fordított folyamat történik, hogy a kívánt AC, DC vagy mindkét kimenetet a terheléshez adják. A magasfrekvenciás teljesítményátadás jelentősen csökkenti az átalakító súlyát és méretét.

A szilárdtestes átalakítók sok előnye ennek a méretcsökkentésnek köszönhető. Ma a hagyományos átalakítók telepítése nem egyszerű feladat – a szállítás, a helyszín előkészítése, a telepítés és a továbbítási költségek mindegyike hozzájárul a projekt költségeihez. Ellenben a kisebb és olcsóbb szilárdtestes átalakítókat könnyen telepíthetik kis napenergia-gazdaságokban vagy tárolókonténerben. A szilárdtestes eszközök gyorsabb kapcsolósebessége lehetővé teszi a villamosenergia-szolgáltatók számára, hogy hatékonyabban kezeljék a hálózathoz adagolt több forrásból származó teljesítményt, mivel több átalakítót is üzembe helyezhetnek a minőség finomhangolásához.

Az SST-eket gyakran Erőműszeri Átalakítók (PET) vagy Elektronikus Erőműszeri Átalakítók (EPT) néven is emlegetik. Ez intelligens eszközök, amelyek erőműszeri konverziós technológiát használnak a feszültség szintjének átalakítására és a teljesítményátadásra.

Alapelvek a következők: Először, a hatalmi frekvenciájú AC jelet egy erőműszeri konverter segítségével magasfrekvenciás négyzetgörbévé alakítják. A jel átadódik egy magasfrekvenciás izoláló átalakítón keresztül, majd egy másik erőműszeri konverter segítségével visszaalakítják hatalmi frekvenciájú AC jeletté. Ez az egész folyamat egy vezérlő általi beavatkozás nélkül zajlik, ahol a kapcsolóeszközök beállításával történik a szabályozás.

Ez az operációs elv alapján világos, hogy a szilárdtestes átalakítók jelentős előnyökkel bírnak a hagyományos átalakítókkal szemben:

• A hatalmi frekvenciájú átalakítók helyett a magasfrekvenciás átalakítók használata jelentősen csökkenti a méretet és a súlyt.

• Megfelelő irányítással a bemeneti oldal egységes teljesítménytényezőt érhet el, el tudja nyelni a terhelési oldalról a reaktív teljesítményt, blokkolhatja a harmonikus áramokat, elnyomhatja a kétirányú harmonikus terjedést, és hatékonyan javíthatja a teljesítményminőséget.

• Lehetővé teszi, hogy a forrásoldali túlfeszültség vagy alulfeszültség hatását kizárja a terhelési oldali feszültségen, garantálva a stabil terhelési oldali feszültség nagyságát, frekvenciát és hullámformát.

• AC és DC interfészekkel rendelkezik, ami megkönnyíti a terjesztett generációs rendszerek hálózati integrációját és a DC-terhelések összekapcsolását.

• Teljes digitális irányítás lehetővé teszi a hálózati adatok könnyű gyűjtését és a hálózati kommunikációt, ami lehetővé teszi a teljesítményáramlás szabályozását. Ezen felül együttműködhet a rugalmas AC továbbítási rendszerekkel (FACTS), így javítva a hálózat stabilitását és megbízhatóságát.

Egyértelmű, hogy a szilárdtestes átalakítók jobban alkalmasak a személyre szabott energiarendszerek igényeinek kielégítésére, és hatékonyabban tudják kielégíteni a felhasználók személyre szabott igényeit a smart hálózatokban.