Як твердотільний трансформатор покращує ефективність інтелектуальної мережі?

Твердотільні трансформатори (SST), також відомі як "розумні трансформатори", - це сучасні електричні пристрої, здатні забезпечувати двосторонній потік енергії. Вони інтегрують високопотужні напівпровідникові компоненти, керуючі схеми та традиційні високочастотні трансформатори, надаючи багато функцій, таких як компенсація реактивної потужності та придушення гармонік. SST задовольняють широкий спектр потреб застосування, від розподіленого генерування до тягових локомотивів, електромереж та промислових систем живлення. Їх застосування простягається далеко за межі перетворення напруги, дозволяючи плавний перехід від СІ до ПС та навпаки. Однак, основним застосуванням твердотільних трансформаторів є розподілене генерування.

На відміну від традиційних трансформаторів, твердотільні трансформатори можуть забезпечувати ПС-вихід на необхідному рівні напруги. У типовому SST входна напруга перетворюється на високочастотний СІ сигнал через силовий електронний конвертер, а потім подається на первинну сторону високочастотного трансформатора. На вторинній стороні виконується обернений процес для створення бажаних СІ, ПС або обох виходів для навантаження. Передача енергії на високій частоті значно зменшує вагу та розмір трансформатора.

Багато переваг твердотільних трансформаторів походить саме з цього зменшення розмірів. Сьогодні встановлення традиційних трансформаторів - це не проста задача, враховуючи транспортування, підготовку місця, встановлення та витрати на передачу, всі ці фактори збільшують бюджет проекту. Натомість, менші та більш економічні твердотільні трансформатори можна легко встановити на маленьких сонячних фермах або контейнерах для зберігання. Швидка швидкість комутації твердотільних пристроїв також дозволяє енергетичним компаніям краще керувати багатьма джерелами живлення, які підключаються до мережі, оскільки можна використовувати більше трансформаторів для контролю та точного регулювання якості енергії.

SST також називаються силовими електронними трансформаторами (PET) або електронними силовими трансформаторами (EPT). Це інтелектуальні пристрої, які використовують технологію силової електронної конверсії для досягнення перетворення рівнів напруги та передачі енергії.

Їхній основний принцип ілюструється наступним чином: спочатку сигнал СІ на частоті мережі перетворюється на високочастотний прямокутний сигнал за допомогою силового електронного конвертера. Сигнал передається через високочастотний ізоляційний трансформатор, а потім знову перетворюється на сигнал СІ на частоті мережі іншим силовим електронним конвертером. Весь цей процес керується за допомогою контролера, який регулює силові електронні комутаційні пристрої.

На основі цього принципу роботи, переваги твердотільних трансформаторів над традиційними трансформаторами очевидні:

• Використання високочастотних трансформаторів замість трансформаторів на частоті мережі значно зменшує розмір та вагу.

• З відповідним контролем, на вході можна досягти одиничного коефіцієнта потужності, поглинати реактивну потужність зі сторони навантаження, блокувати гармонічні струми, придушувати двосторонню пропагацію гармонік, та ефективно покращувати якість енергії.

• Це може усунути вплив наднапруги або недонапряження на стороні джерела на напругу на стороні навантаження, забезпечуючи стабільний розмір, частоту та форму напруги на стороні навантаження.

• Вони мають інтерфейси СІ та ПС, що сприяє інтеграції розподілених систем генерування в мережу та підключення ПС-навантажень.

• Повний цифровий контроль дозволяє легко збирати дані мережі та здійснювати мережеве зв'язку, що дозволяє керувати потоком енергії. Це також може працювати у координації з гнучкими системами передачі СІ (FACTS) для підвищення стабільності та надійності мережі.

Очевидно, що твердотільні трансформатори краще підходять для задоволення вимог розумних мереж та можуть більш ефективно задовольняти персоналізовані потреби користувачів у системах живлення.