Kernpunttoerusting in die slim energie-era: Krag-elektroniese transformatoroplossing vir kragopwekking

​I. Agtergrond en Vraag​

Met die vinnige toename in hernubare energie-aanvaarding, worstel tradisionele elektromagnetiese transformators om aan die behoeftes van moderne nette vir buigsameheid, effektiwiteit en intelligensie te voldoen. Die volatiliteit en onderbreekbaarheid van wind- en sonenergie stel ernstige uitdagings aan die stabiliteit van die net, wat 'n innoverende energie-omskakelingshub nodig maak wat in staat is om dinamiese regulering en hoëkwaliteit kragopwekking te verseker.

​II. Oplossingsoorsig​

Hierdie oplossing maak gebruik van ​al-soliede Power Electronic Transformers (PETs)​ om tradisionele lynfrequentie-transformators te vervang. Deur hoëfrequentie krag-elektronika te benut, maak PETs spanskiftingsvlakke en energiebeheer moontlik met kernvoordele:

• ​Buigsame Kragomskakeling: Breek die beperkings van tradisionele transformators (voltage/stroom amplitude slegs) om multi-dimensionele beheer oor frekwensie, fase en krag te bereik.
• ​Dinamiese Reaksie: Millisekondesvlak aanpassingspoed verlig effektief hernubare energiefluktuasies.
• ​Intelligente Skakeling: Skep 'n digitale brug tussen kragopwekkingseenhede en die net.

​III. Kern Tegniese Argitektuur​

​1. Multi-Level Topologie Optimering​

Neem 'n ​"AC-DC-AC" Drie-Stadium Omskakelingargitektuur aan:

• ​Hoëfrequentie Rektifikasie Stadium: Gebruik MMC (Modular Multilevel Converter) topologie om wyd ingangspanningsfluktuasies te akkommodeer.
• ​Geskeide DC-DC Stadium: Implementeer 'n Dual Active Bridge (DAB) struktuur vir 10-20 kHz hoëfrequentie isolasie.
• ​Intelligente Inversie Stadium: Ondersteun dinamiese skakeling van net-strategieë (V/f beheer, PQ beheer).

​2. Kern Komponent Keuse​

​3. Intelligente Beheersisteem​

Real-time netstatus monitoring maak moontlik:

• Aktiewe spanningsinsink-opstand (LVRT/ZVRT)
• Dinamiese kragvloei aanpassing vir hernubare fluktuasies
• Verliesoptimeringsalgoritmes

​IV. Kern Voordelige en Waarde​

​Effektiwiteitswins​

​Funksionele Vermoëns​

• ​Aktiewe Filtering: Druk 5de tot 50ste harmoniese (THD <1.5%)
• ​Reaktiewe Vergoeding: ±100% kontinue kapasiteitsregulering
• ​Fout Opstand: Nulspannings opstand (ZVRT) ondersteuning
• ​Swart Start: Outonome spanning/frekwensiestabilisering in eilandmodus

​V. Toepassings Scenario's​

​Scenario 1: Windplaas Versamel Sisteem​

graph TB 

    WTG1[WTG1] --> PET1[10kV/35kV PET] 

    WTG2[WTG2] --> PET1 

    ... 

    PET1 -->|35kV DC Bus| Versamelaar 

    Versamelaar --> G[220kV Hoof Trafo] 

• ​Oplos: Versamellaanlyn osillasies van kumulatiewe turbine-spanningswisselinge
• ​Resultate: 12% laer wind-kurbing, 65% vermindering in kragfluktuasie afwyking

​Scenario 2: PV Aanleg Slimmere Stap-up Stasie​

• Modulaire PET groepe (1-2 MW/eenheid)
• MPPT funksionaliteit verhoog opbrengs met 7-15% by gedeeltelike beskywing
• Nagoperasie as STATCOM vir net reaktiewe ondersteuning

​VI. Implementerings Wegkaart​

1. ​Pilot Fase: Implementeer PETs by hernubare aankomsplekke met >10% spanningvolatiliteit (20% kapasiteit).
2. ​Hibriede Net Etappe: Hibriede Transformator Sisteem (HTS) met parallelle PET-tradisionele operasie.
3. ​Volledige Vervanging: PETs vir alle nuwe projekte; gefaseerde retrofits vir bestaande aankomsplekke.

​VII. Ekonomiese Analise​

Voorbeeld: 100MW Windplaas

​Gevolgtrekking: PET-oplossings breek deur tradisionele elektromagnetiese beperkings heen, en skep 'n volgende generasie kragomskakelingplatform vir hoë hernubare nette. Hulle voordele in effektiwiteit, netondersteuning en intelligensie posisioneer hulle as 'n strategiese tegnologie vir moderne kragstelsels.