Электронный трансформатор с адаптивной технологией фазовой автоподстройки частоты для прохождения через помехи напряжения

      В данной работе предлагается новый тип распределительного трансформатора, называемый гибкой единицей распределения электроэнергии, и раскрывается механизм обмена энергией между сетью и нагрузкой. Разработан и продемонстрирован прототип среднечастотного изолированного устройства мощностью 30 кВт с напряжением 600 В переменного тока/220 В переменного транса/110 В постоянного тока. В статье также представлены ключевые стратегии управления PET для применения в электросетях, особенно при возмущениях сетевого напряжения. Кроме того, обсуждаются и проверяются с помощью импедансного анализа вопросы стабильности, связанные с трехфазным PET, подключенным к сети. Прототип PET прошел тестирование на функцию прохождения через возмущение напряжения. 

1.Введение.

     Распределительный трансформатор является наиболее важным и распространенным оборудованием в сети распределения электроэнергии, отвечающим за преобразование и изоляцию напряжения. Традиционный распределительный трансформатор очень надежен, однако он громоздкий и неудобный. Гармоники между первичной и вторичной сторонами не могут быть изолированы, и требуется дополнительное оборудование для мониторинга и защиты от возможных отказов. В настоящее время эти недостатки являются реальной проблемой как в академической среде, так и в промышленности. Поэтому трансформаторы на основе силовой электроники, такие как электронные трансформаторы, интеллектуальные универсальные трансформаторы, твердотельные трансформаторы, умные трансформаторы, энергорутеры и другие, постепенно становятся актуальной темой за последние 10 лет, особенно для аэрокосмических, железнодорожных, умных сетей и Энергетического Интернета. Их первоначальное использование может быть в специальных применениях, где стоимость и эффективность уступают место размерам и весу.

2.Структура и характеристики PET.

    Для многовиткового среднечастотного изолированного DC/DC преобразователя используется метод открытого управления с фиксированной частотой переключения. Он называется DC-трансформатором и обеспечивает нерегулируемое выходное напряжение. Снижение требований к регулированию и сужение диапазона входного напряжения позволяют DC-трансформатору достичь более высокой эффективности и большей выходной мощности, чем стандартному регулируемому трансформатору, даже если фильтр-дроссель исключен. Трехфазные инверторы состоят из трех одинаковых модульных однофазных полумостовых H4 инверторов, которые имеют отличную внутреннюю способность корректировки неравномерной нагрузки, или же должны быть добавлены другие дополнительные методы управления к трехфазному инвертору. Выходное напряжение переменного тока регулируется с помощью двухконтурных контроллеров, где внешний контур регулирует RMS значение напряжения, а внутренний контур регулирует мгновенное значение напряжения. Кроме того, стратегия биполярного SPWM помогает поддерживать реактивную мощность.

3.Ключевые стратегии PET для прохождения через возмущения напряжения.

     Для PET, работающего при возмущении сетевого напряжения, необходимы наблюдаемость и управляемость. Точное и быстрое обнаружение частоты и фазового угла сетевого напряжения необходимо для обеспечения правильного формирования эталонных сигналов и соблюдения нормативных требований, особенно для тех, кто работает при обычных сетевых искажениях, таких как гармоники, проседание напряжения, вариации частоты и скачки фазы [21]. Динамические изменения сетевого напряжения следует учитывать для быстрого управления. Поэтому в этом разделе рассматриваются и представляются две ключевые стратегии для PET, включая методы проектирования фазово-согласованной петли (PLL), принципы управления и малосигнальная модель трехфазного ШИМ выпрямителя. Также обсуждаются вопросы стабильности, связанные с трехфазным PET, подключенным к сети.

4.Заключение.

        В данной работе предлагается новый тип PET для распределительной сети, называемый гибкой единицей распределения электроэнергии. DC/DC-изоляция для трехфазных инверторов реализуется через компактный многовитковый трансформатор, что снижает сложность системы. Акцентируя внимание на вопросах сетевого кодекса PET, таких как прохождение через возмущение напряжения и резонанс гармоник, которые ранее не встречались, данная рукопись подробно представляет ключевые методы проектирования PLL при искаженных сетевых условиях, принципы управления, малосигнальную модель и входную проводимость трехфазного ШИМ выпрямителя. Это помогает понять резонанс гармоник в системах электроэнергетики, использующих PET.

Источник: IEEE Xplore

Заявление: Уважайте авторские права, хорошие статьи стоят делиться, если есть нарушение прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.