Paano gumagamit ng solid-state transformer upang mapabuti ang kahusayan ng smart grid?

Ang mga solid-state transformers (SST), na kilala rin bilang "matalas na transformers," ay mga modernong elektrikal na aparato na may kakayahan ng magbibigay ng bidireksiyonal na pagdaloy ng kapangyarihan. Naglalaman sila ng mataas na lakas na semiconductor components, control circuits, at tradisyunal na mataas na frequency transformers, nagbibigay ng maraming mga function tulad ng reactive power compensation at harmonic suppression. Ang mga SST ay tumutugon sa malawak na hanay ng mga pangangailangan sa aplikasyon, mula sa distributed generation hanggang sa traction locomotives, power grids, at industriyal na mga sistema ng kapangyarihan. Ang kanilang mga aplikasyon ay lumalampas sa voltage conversion, nagbibigay ng malinis na transisyon mula sa AC patungo sa DC at mula sa DC patungo sa AC. Gayunpaman, ang distributed generation ang pangunahing aplikasyon ng mga solid-state transformers.

Kakaiba sa mga tradisyunal na transformers, ang mga solid-state transformers ay maaaring magbigay ng DC output sa kinakailangang antas ng voltage. Sa isang tipikal na SST, ang input voltage ay ina-convert sa high-frequency AC signal sa pamamagitan ng power electronic converter at pagkatapos ay ipinapadala sa primary side ng isang high-frequency transformer. Sa secondary side, ang kabaligtaran ng proseso ay ginagawa upang lumikha ng nais na AC, DC, o parehong outputs para sa load. Ang high-frequency power transfer ay siyentipikong nakakabawas ng timbang at laki ng transformer.

Maraming mga abilidad ng mga solid-state transformers ang nagmumula sa pagbawas ng laki. Ngayon, ang pag-install ng mga tradisyunal na transformers ay hindi isang simple na gawain—ang mga pag-iisip tulad ng transportasyon, site preparation, installation, at transmission costs ay lahat nagdaragdag sa budget ng proyekto. Sa kabilang banda, ang mas maliit at mas mura na mga solid-state transformers ay maaaring madaling i-install sa maliit na solar farms o storage containers. Ang mas mabilis na switching speed ng mga solid-state devices ay nagbibigay-daan din sa mga utility companies na mas maayos na manage ang maraming mga source ng kapangyarihan na pumapasok sa grid, dahil maraming transformers ang maaaring ilagay upang kontrolin at fine-tune ang kalidad ng kapangyarihan.

Tinatawag din ang mga SST bilang Power Electronic Transformers (PET) o Electronic Power Transformers (EPT). Sila ay mga intelligent na aparato na gumagamit ng teknolohiya ng power electronic conversion upang makamit ang transformation ng antas ng voltage at transmission ng kapangyarihan.

Ang kanilang basic principle ay inilalarawan sa sumusunod: Una, ang power-frequency AC signal ay ina-convert sa high-frequency square wave sa pamamagitan ng power electronic converter. Ang signal ay ipinapadala sa pamamagitan ng high-frequency isolation transformer, at pagkatapos ay ina-convert ulit sa power-frequency AC signal sa pamamagitan ng isa pang power electronic converter. Ang buong prosesong ito ay pinagkontrol sa pamamagitan ng pag-adjust ng power electronic switching devices gamit ang controller.

Batay sa operating principle na ito, ang mga abilidad ng mga solid-state transformers sa higit sa tradisyunal na transformers ay malinaw:

• Ang paggamit ng high-frequency transformers sa halip ng power-frequency transformers ay siyentipikong nakakabawas ng laki at timbang.

• Sa tamang kontrol, ang input side ay maaaring makamit ang unity power factor, absorb reactive power mula sa load side, block harmonic currents, suppress bidirectional harmonic propagation, at epektibong mapabuti ang kalidad ng kapangyarihan.

• Nagbibigay ito ng solusyon sa impact ng overvoltage o undervoltage sa source side sa load-side voltage, tiyak na nagpapatunay ng stable load-side voltage magnitude, frequency, at waveform.

• Mayroon itong AC at DC interfaces, nagpapadali ng grid integration ng mga sistema ng distributed generation at koneksyon ng DC loads.

• Ang full digital control ay nagbibigay-daan sa madaling kolekta ng grid data at network communication, nagpapahintulot ng power flow control. Maaari rin itong magtrabaho sa koordinasyon sa Flexible AC Transmission Systems (FACTS) upang mapataas ang stability at reliability ng grid.

Malinaw na ang mga solid-state transformers ay mas angkop na tugon sa mga pangangailangan ng smart grids at maaaring mas epektibong mapasadya ang mga personalized na demands ng mga user para sa mga sistema ng kapangyarihan.