Hvordan forbedrer en fasttilstandstransformator effektiviteten i smarte nett?

Faststrømtransformatorer (SST), også kjent som "smarte transformatorer", er moderne elektriske enheter som kan tilby toveis strømflyt. De integrerer høyeffekt-semikonduktorkomponenter, styringskretsar og konvensjonelle høyfrekvens-transformatorer, og tilbyr flere funksjoner som reaktiv effektkompensering og harmonisuppressjon. SST er egnet for en bred rekke anvendelsesbehov, fra fordelt generasjon til traksoner, kraftnett og industrielle kraftsystemer. Deres anvendelser strekker seg ut over spenningsoverføring, ved å muliggjøre jevne overganger fra AC til DC og fra DC til AC. Imidlertid er fordelt generasjon den primære anvendelsen av faststrømtransformatorer.

I motsetning til tradisjonelle transformatorer kan faststrømtransformatorer gi DC-utgang på de ønskede spenningsnivåene. I en typisk SST blir inngangsspenningen konvertert til et høyfrekvent AC-signal via en strøm-elektronikk-konverter og så født inn i den primære siden av en høyfrekvens-transformator. På den sekundære siden utføres den motsatte prosessen for å produsere det ønskede AC-, DC- eller begge utdataene for belastningen. Høyfrekvens-strømoverføring reduserer betydelig transformatorvægt og -størrelse.

Mange fordele med faststrømtransformatorer kommer av denne størrelsesreduksjonen. I dag er installasjon av konvensjonelle transformatorer ingen enkel oppgave—hensyn som transport, lokalisering, installasjon og overføringskostnader legger alle til prosjektbudsjettet. I motsetning til dette kan mindre og mer kostnadseffektive faststrømtransformatorer lett installeres i små solpark eller lagringscontainere. Den raskere skiftehastigheten til faststrøm-enheter lar også energiselskaper bedre administrere flere strømkilder som matet inn i nettet, da flere transformatorer kan settes inn for å kontrollere og finjustere strømkvaliteten.

SST kalles også for Power Electronic Transformers (PET) eller Electronic Power Transformers (EPT). De er intelligente enheter som bruker strøm-elektronikk-konverteringsteknologi for å oppnå spenningsnivåtransformasjon og strømoverføring.

Deres grunnleggende prinsipp illustreres som følger: Først konverteres et nettfrekvens-AC-signal til et høyfrekvent firkantbølgesignal av en strøm-elektronikk-konverter. Signalet sendes gjennom en høyfrekvens-isolerende transformator, deretter konverteres det tilbake til et nettfrekvens-AC-signal av en annen strøm-elektronikk-konverter. Hele denne prosessen styres ved å justere strøm-elektroniske skifteenheter gjennom en kontroller.

Basert på dette operasjonsprinsippet er fordelene med faststrømtransformatorer sammenlignet med tradisjonelle transformatorer tydelige:

• Bruken av høyfrekvens-transformatorer i stedet for nettfrekvens-transformatorer reduserer betydelig størrelse og vekt.

• Med riktig styring kan inngangssiden oppnå enhetslastfaktor, absorbere reaktiv effekt fra belastningsiden, blokkere harmoniske strømmer, undertrykke toveis harmonisk propagasjon, og effektivt forbedre strømkvaliteten.

• Den kan eliminere påvirkningen av overspenning eller underspenning på kilde-siden på spenningen på belastningsiden, sikre stabil spenningsmagnitude, frekvens og bølgeform på belastningsiden.

• Den har AC- og DC-grensesnitt, som forenkler integrasjon av fordelt generasjonssystemer i nettet og tilkobling av DC-belastninger.

• Full digital styring gjør det enkelt å samle inn nettdata og nettverkskommunikasjon, tillate strømflytkontroll. Den kan også samarbeide med Flexible AC Transmission Systems (FACTS) for å forbedre nettstabilitet og -pålitelighet.

Det er klart at faststrømtransformatorer er bedre egnet for å møte kravene til smarte nett, og kan mer effektivt tilfredsstille brukernes personlige behov for kraftsystemer.