Transformer rắn thể làm thế nào để cải thiện hiệu quả của lưới điện thông minh?

Biến áp bán dẫn rắn (SST), còn được gọi là "biến áp thông minh," là thiết bị điện hiện đại có khả năng cung cấp dòng điện hai chiều. Chúng tích hợp các thành phần bán dẫn công suất cao, mạch điều khiển và biến áp tần số cao truyền thống, cung cấp nhiều chức năng như bù công suất phản kháng và ức chế sóng hài. SST đáp ứng một loạt nhu cầu ứng dụng, từ phát điện phân tán đến đầu máy kéo, lưới điện và hệ thống điện công nghiệp. Các ứng dụng của chúng vượt xa việc chuyển đổi điện áp, cho phép chuyển đổi mượt mà từ AC sang DC và từ DC sang AC. Tuy nhiên, phát điện phân tán là ứng dụng chính của biến áp bán dẫn rắn.

Không giống như biến áp truyền thống, biến áp bán dẫn rắn có thể cung cấp đầu ra DC ở các mức điện áp yêu cầu. Trong một biến áp bán dẫn rắn điển hình, điện áp đầu vào được chuyển đổi thành tín hiệu AC tần số cao thông qua bộ chuyển đổi điện tử công suất và sau đó được cấp vào phía sơ cấp của biến áp tần số cao. Trên phía thứ cấp, quy trình ngược lại được thực hiện để tạo ra đầu ra AC, DC hoặc cả hai cho tải. Việc truyền tải điện tần số cao giảm đáng kể trọng lượng và kích thước của biến áp.

Nhiều ưu điểm của biến áp bán dẫn rắn xuất phát từ việc giảm kích thước này. Ngày nay, việc lắp đặt biến áp truyền thống không phải là nhiệm vụ đơn giản - những cân nhắc như vận chuyển, chuẩn bị địa điểm, lắp đặt và chi phí truyền tải đều tăng thêm ngân sách dự án. Ngược lại, biến áp bán dẫn rắn nhỏ gọn và tiết kiệm chi phí hơn có thể dễ dàng được lắp đặt trong các trang trại năng lượng mặt trời nhỏ hoặc thùng chứa. Tốc độ chuyển mạch nhanh hơn của các thiết bị bán dẫn cũng giúp các công ty điện lực quản lý tốt hơn nhiều nguồn điện cung cấp cho lưới điện, vì nhiều biến áp hơn có thể được triển khai để kiểm soát và điều chỉnh chất lượng điện.

SST cũng được gọi là Biến áp Điện tử Công suất (PET) hoặc Biến áp Điện tử (EPT). Chúng là thiết bị thông minh sử dụng công nghệ chuyển đổi điện tử công suất để đạt được chuyển đổi mức điện áp và truyền tải điện.

Nguyên tắc cơ bản của chúng được minh họa như sau: Đầu tiên, tín hiệu AC tần số công suất được chuyển đổi thành sóng vuông tần số cao bởi bộ chuyển đổi điện tử công suất. Tín hiệu được truyền qua biến áp cách ly tần số cao, sau đó được chuyển đổi trở lại thành tín hiệu AC tần số công suất bởi bộ chuyển đổi điện tử công suất khác. Quá trình này được điều khiển bằng cách điều chỉnh các thiết bị chuyển mạch điện tử công suất thông qua bộ điều khiển.

Dựa trên nguyên tắc hoạt động này, các ưu điểm của biến áp bán dẫn rắn so với biến áp truyền thống là rõ ràng:

• Sử dụng biến áp tần số cao thay vì biến áp tần số công suất giảm đáng kể kích thước và trọng lượng.

• Với sự kiểm soát thích hợp, phía đầu vào có thể đạt được hệ số công suất đồng nhất, hấp thụ công suất phản kháng từ phía tải, chặn dòng điện hài, ức chế sự lan truyền hài hai chiều, và cải thiện hiệu quả chất lượng điện.

• Có thể loại bỏ ảnh hưởng của quá áp hoặc hạ áp ở phía nguồn lên điện áp phía tải, đảm bảo độ ổn định về mức điện áp, tần số và dạng sóng phía tải.

• Có giao diện AC và DC, giúp tích hợp hệ thống phát điện phân tán vào lưới điện và kết nối tải DC.

• Điều khiển kỹ thuật số toàn phần cho phép thu thập dữ liệu lưới và giao tiếp mạng dễ dàng, cho phép kiểm soát dòng điện. Nó cũng có thể làm việc phối hợp với Hệ thống Truyền tải AC Linh hoạt (FACTS) để nâng cao độ ổn định và tin cậy của lưới điện.

Rõ ràng, biến áp bán dẫn rắn phù hợp hơn để đáp ứng yêu cầu của lưới điện thông minh và có thể hiệu quả hơn trong việc thỏa mãn nhu cầu cá nhân hóa của người dùng đối với hệ thống điện.