Como um transformador de estado sólido melhora a eficiência da rede inteligente?

Transformadores de estado sólido (SST), também conhecidos como "transformadores inteligentes", são dispositivos elétricos modernos capazes de fornecer fluxo de energia bidirecional. Eles integram componentes semicondutores de alta potência, circuitos de controle e transformadores convencionais de alta frequência, oferecendo múltiplas funções, como compensação de potência reativa e supressão de harmônicos. Os SSTs atendem a uma ampla gama de necessidades de aplicação, desde geração distribuída a locomotivas de tração, redes elétricas e sistemas de energia industrial. Suas aplicações vão além da conversão de tensão, permitindo transições suaves de CA para CC e de CC para CA. No entanto, a geração distribuída é a principal aplicação dos transformadores de estado sólido.

Diferentemente dos transformadores tradicionais, os transformadores de estado sólido podem fornecer saída em corrente contínua (CC) nos níveis de tensão desejados. Em um SST típico, uma tensão de entrada é convertida em um sinal AC de alta frequência através de um conversor eletrônico de potência e, em seguida, alimentada no lado primário de um transformador de alta frequência. No lado secundário, o processo inverso é realizado para produzir as saídas desejadas de AC, DC ou ambas para a carga. A transferência de potência de alta frequência reduz significativamente o peso e o tamanho do transformador.

Muitas das vantagens dos transformadores de estado sólido decorrem dessa redução de tamanho. Hoje, instalar transformadores convencionais não é uma tarefa simples—considerações como transporte, preparação do local, instalação e custos de transmissão todos adicionam ao orçamento do projeto. Em contraste, transformadores de estado sólido menores e mais econômicos podem ser facilmente instalados em pequenas fazendas solares ou contêineres de armazenamento. A velocidade de comutação mais rápida dos dispositivos de estado sólido também permite que as empresas de utilidade pública gerenciem melhor várias fontes de energia alimentando a rede, pois mais transformadores podem ser implantados para controlar e ajustar a qualidade da energia.

Os SSTs também são referidos como Transformadores Eletrônicos de Potência (PET) ou Transformadores Eletrônicos de Energia (EPT). São dispositivos inteligentes que utilizam tecnologia de conversão eletrônica de potência para realizar a transformação de nível de tensão e a transmissão de energia.

Seu princípio básico é ilustrado da seguinte forma: primeiro, um sinal AC de frequência de linha é convertido em um sinal quadrado de alta frequência por um conversor eletrônico de potência. O sinal é transmitido através de um transformador de isolamento de alta frequência, então convertido de volta em um sinal AC de frequência de linha por outro conversor eletrônico de potência. Este processo inteiro é controlado ajustando os dispositivos de comutação eletrônica de potência através de um controlador.

Com base neste princípio de funcionamento, as vantagens dos transformadores de estado sólido sobre os transformadores tradicionais são evidentes:

• O uso de transformadores de alta frequência em vez de transformadores de frequência de linha reduz significativamente o tamanho e o peso.

• Com o controle adequado, o lado de entrada pode alcançar fator de potência unitário, absorver potência reativa do lado da carga, bloquear correntes harmônicas, suprimir a propagação harmônica bidirecional e melhorar efetivamente a qualidade da energia.

• Pode eliminar o impacto de sobretensão ou subtensão no lado da fonte na tensão do lado da carga, garantindo magnitude, frequência e forma de onda estáveis ​​do lado da carga.

• Possui interfaces AC e DC, facilitando a integração da geração distribuída à rede e a conexão de cargas DC.

• O controle totalmente digital permite a coleta fácil de dados da rede e comunicação em rede, permitindo o controle do fluxo de energia. Também pode trabalhar em coordenação com Sistemas de Transmissão Alternada Flexível (FACTS) para aumentar a estabilidade e confiabilidade da rede.

Claramente, os transformadores de estado sólido estão melhor adaptados para atender aos requisitos das redes inteligentes e podem satisfazer de maneira mais eficaz as demandas personalizadas dos usuários para sistemas de energia.