Kako čvrsto stanje transformatora poboljšava efikasnost pametne mreže

Čvrste stanje transformatori (SST), takođe poznati kao "pametni transformatori", su moderni električni uređaji sposobni da pruže dvosmerni tok snage. Oni integrišu komponente visokosnagovanih poluprovodnika, kontrolne kružnici i konvencionalne visokofrekventne transformatore, nudeći mnoge funkcije kao što su kompenzacija reaktivne snage i supresija harmonika. SST-ovi ispunjavaju širok spektar potreba za primenama, od raspodeljenog proizvodnog do lokomotiva za trakcijski sistem, mreže za prenos struje i industrijskih sistema snage. Njihove primene se šire izvan konverzije napona, omogućavajući gladku prelazu između AC i DC i obratno. Međutim, raspodeljena generacija je glavna primena čvrstih stanja transformatora.

U suprotnosti sa tradicionalnim transformatorima, čvrsti stanje transformatori mogu pružiti DC izlaz na potrebnim nivoima napona. U tipičnom SST-u, ulazni napon se pretvara u visokofrekventni AC signal preko elektronskog pretvarača snage, a zatim se unosi na primarnu stranu visokofrekventnog transformatora. Na sekundarnoj strani, obavlja se obrnuti proces kako bi se proizveli željeni AC, DC ili oba izlaza za opterećenje. Visokofrekventni prenos snage značajno smanjuje težinu i dimenzije transformatora.

Mnoge prednosti čvrstih stanja transformatora izlaze iz ovog smanjenja dimenzija. Danas, instalacija konvencionalnih transformatora nije jednostavna posao - razmatraju se faktori kao što su transport, priprema lokacije, instalacija i troškovi prenosa, sve to dodaje budžetu projekta. U suprotnosti, manji i ekonomičniji čvrsti stanje transformatori lako se mogu instalirati u malim solarnim farmama ili kontejnerima za skladištenje. Brža brzina preklapanja čvrstih stanja uređaja takođe omogućava električnim kompanijama da bolje upravljaju više izvora snage koji se unose u mrežu, jer se može implementirati više transformatora za kontrolu i fino podešavanje kvaliteta snage.

SST-ovi su takođe poznati kao Power Electronic Transformers (PET) ili Electronic Power Transformers (EPT). To su inteligentni uređaji koji koriste tehnologiju elektronske pretvorbe snage kako bi dostigli transformaciju nivoa napona i prenos snage.

Njihov osnovni princip delovanja ilustrovan je ovako: Prvo, signali snage frekvence AC se pretvaraju u visokofrekventni kvadratni talas preko elektronskog pretvarača snage. Signal se prenosi kroz visokofrekventni transformator izolacije, a zatim se vraća u signale snage frekvence AC preko drugog elektronskog pretvarača snage. Celi ovaj proces se kontrolira podesavanjem elektronskih prekidača snage putem kontrolera.

Na osnovu ovog principa rada, prednosti čvrstih stanja transformatora nad tradicionalnim transformatorima su očigledne:

• Korišćenje visokofrekventnih transformatora umesto transformatora snage frekvence značajno smanjuje dimenzije i težinu.

• Sa odgovarajućom kontrolom, ulazna strana može dostići jedinični faktor snage, apsorbirati reaktivnu snagu sa strane opterećenja, blokirati harmonijske struje, supresirati dvosmerno propagiranje harmonika i efikasno poboljšati kvalitet snage.

• Može eliminisati uticaj previsokog ili premalogo napona na strani izvora na napon na strani opterećenja, obezbeđujući stabilnu veličinu, frekvenciju i valformu napona na strani opterećenja.

• Ima interfejsa za AC i DC, olakšavajući integraciju distribuiranih generacionih sistema u mrežu i povezivanje DC opterećenja.

• Potpuna digitalna kontrola omogućava lakšu prikupljanje podataka o mreži i mrežnu komunikaciju, omogućavajući kontrolu toka snage. Takođe može raditi u koordinaciji sa Flexible AC Transmission Systems (FACTS) kako bi se poboljšala stabilnost i pouzdanost mreže.

Očigledno, čvrsti stanje transformatori su bolje prilagođeni za ispunjavanje zahteva pametnih mreža i mogu efikasnije zadovoljiti personalizovane potrebe korisnika za sisteme snage.