고체 변압기는 어떻게 스마트 그리드 효율을 향상시키는가

고체변압기(SST), 또는 "스마트 변압기"라고도 알려진 것은 양방향 전력 흐름을 제공할 수 있는 현대적인 전기 장치입니다. 고출력 반도체 구성 요소, 제어 회로, 그리고 기존의 고주파 변압기를 통합하여 무효전력 보상 및 고조파 억제와 같은 다양한 기능을 제공합니다. SST는 분산 발전에서 견인 기관차, 전력망, 산업용 전력 시스템에 이르기까지 넓은 범위의 응용 요구 사항을 충족하며, 그 응용은 전압 변환뿐만 아니라 AC에서 DC, DC에서 AC로의 부드러운 전환도 가능하게 합니다. 그러나 고체변압기의 주요 응용 분야는 분산 발전입니다.

전통적인 변압기와 달리 고체변압기는 필요한 전압 수준에서 DC 출력을 제공할 수 있습니다. 일반적인 SST에서는 입력 전압이 전력 전자 변환기를 통해 고주파 AC 신호로 변환되고, 이를 고주파 변압기의 일차 측에 공급합니다. 이차 측에서는 역 과정이 수행되어 부하를 위한 원하는 AC, DC, 또는 둘 다의 출력을 생성합니다. 고주파 전력 전송은 변압기의 무게와 크기를 크게 줄입니다.

고체변압기의 많은 장점은 이러한 크기 감소에서 비롯됩니다. 오늘날 전통적인 변압기의 설치는 간단한 작업이 아닙니다—수송, 현장 준비, 설치, 송전 비용 등을 고려해야 하며, 이러한 모든 것이 프로젝트 예산에 추가됩니다. 반면, 더 작고 비용 효율적인 고체변압기는 소규모 태양광 발전소나 저장 컨테이너에 쉽게 설치될 수 있습니다. 고체 장치의 더 빠른 스위칭 속도는 유틸리티 회사가 그리드로 공급되는 여러 전력원을 더 잘 관리할 수 있게 하며, 더 많은 변압기를 배치하여 전력 품질을 조절하고 미세 조정할 수 있습니다.

SST는 또한 전력 전자 변압기(PET) 또는 전자 전력 변압기(EPT)라고도 불립니다. 이들은 전력 전자 변환 기술을 사용하여 전압 수준 변환과 전력 전송을 실현하는 지능형 장치입니다.

그들의 기본 원리는 다음과 같습니다: 먼저, 전력 주파수 AC 신호가 전력 전자 변환기를 통해 고주파 정사각파로 변환됩니다. 이 신호는 고주파 절연 변압기를 통해 전송되며, 다시 다른 전력 전자 변환기를 통해 전력 주파수 AC 신호로 변환됩니다. 이 전체 과정은 제어기를 통해 전력 전자 스위칭 장치를 조정하여 제어됩니다.

이러한 작동 원리에 기반하여 고체변압기가 전통적인 변압기에 비해 가지는 장점은 명확합니다:

• 전력 주파수 변압기 대신 고주파 변압기를 사용함으로써 크기와 무게가 크게 줄어듭니다.

• 적절한 제어를 통해 입력 측에서 단일 전력 인자를 달성하고, 부하 측에서 무효전력을 흡수하며, 고조파 전류를 차단하고, 양방향 고조파 전파를 억제하며, 효과적으로 전력 품질을 개선할 수 있습니다.

• 전원 측의 과전압이나 저전압이 부하 측 전압에 미치는 영향을 제거하여 부하 측 전압의 크기, 주파수, 파형을 안정화시킬 수 있습니다.

• AC 및 DC 인터페이스를 갖추어 분산 발전 시스템의 그리드 통합과 DC 부하 연결을 용이하게 합니다.

• 완전한 디지털 제어로 그리드 데이터 수집과 네트워크 통신이 쉬워져 전력 흐름 제어가 가능하며, 유연한 교류 전송 시스템(FACTS)과 협력하여 그리드의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

분명히 고체변압기는 스마트 그리드의 요구 사항을 더 잘 충족시키며, 사용자의 전력 시스템에 대한 개인화된 요구를 더 효과적으로 만족시킬 수 있습니다.