Equipament bàsic en l'era de l'energia intel·ligent: Solució de transformador electrònic de potència per a la generació d'energia

​I. Fons i demanda​

Amb l'augment ràpid de l'adopció d'energies renovables, els transformadors electromagnètics tradicionals tenen dificultats per satisfer les necessitats de flexibilitat, eficiència i intel·ligència de les xarxes modernes. La volatilitat i intermitència de l'energia eòlica i solar posen greus reptes a la estabilitat de la xarxa, fent necessari un hub innovador de conversió d'energia capaç de regulació dinàmica i una sortida de qualitat superior.

​II. Resum de la solució​

Aquesta solució utilitza transformadors electrònics de potència (PETs) totalment en estat sòlid per substituir els transformadors convencionals de freqüència de línia. Aprofitant la electrònica de potència de alta freqüència, els PETs permeten la conversió del nivell de tensió i el control d'energia amb avantatges clau:

• Conversió de potència flexible: Supera les limitacions dels transformadors tradicionals (només amplitud de tensió/corrent) per assolir un control multidimensional sobre la freqüència, fase i potència.
• Resposta dinàmica: Velocitat d'ajustament al nivell de milisegons que mitiga efectivament les fluctuacions de les energies renovables.
• Interfície intel·ligent: Crea un pont digital entre les unitats de generació d'energia i la xarxa.

​III. Arquitectura tècnica central​

​1. Optimització de la topologia multinivell​

Adopta una arquitectura de conversió de tres etapes "AC-DC-AC":

• Etapa de retificació de alta freqüència: Utilitza una topologia MMC (convertidor modular multinivell) per adaptar-se a amplis marges de fluctuació de la tensió d'entrada.
• Etapa DC-DC aïllada: Implementa una estructura de pont doble actiu (DAB) per aïllament de alta freqüència (10-20 kHz).
• Etapa d'inversió intel·ligent: Suporta el canvi dinàmic de les estratègies de connexió a la xarxa (control V/f, control PQ).

​2. Selecció de components clau​

​3. Sistema de control intel·ligent​

El monitoratge en temps real de l'estat de la xarxa permet:

• Passar activament a través de caigudes de tensió (LVRT/ZVRT)
• Ajustament dinàmic del flux de potència per fluctuacions renovables
• Algoritmes d'optimització de pèrdues

​IV. Beneficis i valor clau​

​Gains d'eficiència​

​Capacitats funcionals​

• Filtratge actiu: Supressió d'armònics 5è-50è (THD <1,5%)
• Compensació reactiva: Regulació contínua de capacitat ±100%
• Passar a través de falles: Suport de passada a través de zero tensió (ZVRT)
• Inici en negre: Estabilització autònoma de tensió/freqüència en mode isolat

​V. Escenaris d'aplicació​

​Escenari 1: Sistema de recol·lecció de parcs eòlics​

graph TB 

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

    WTG2[WTG2] --> PET1 

    ... 

    PET1 -->|35kV DC Bus| Recol·lector 

    Recol·lector --> G[220kV Main Trafo] 

• Soluciona: Oscil·lacions de la línia de recol·lecció degudes a oscil·lacions acumulades de tensió dels aerogeneradors
• Resultats: Reducció del 12% en la limitació eòlica, reducció del 65% en la desviació de fluctuacions de potència

​Escenari 2: Estació d'elecció intel·ligent de plantes fotovoltaiques​

• Grups modulats de PET (1-2 MW/unitat)
• Funcionalitat MPPT que augmenta la producció en un 7-15% en ombratge parcial
• Operació nocturna com STATCOM per suport reactiv de la xarxa

​VI. Mapa de implementació​

1. Fase pilòtica: Desplegament de PETs en plantes de renovables amb més del 10% de volatilitat de tensió (20% de capacitat).
2. Etapa de xarxa híbrida: Sistema de transformador híbrid (HTS) amb operació paral·lela PET-tradicional.
3. Substitució total: PETs per a tots els nous projectes; retrofits graduals per a les plantes existents.

​VII. Anàlisi econòmic​

Exemple: Parc eòlic de 100MW

​Conclusió: Les solucions PET superen les limitacions electromagnètiques tradicionals, creant una plataforma de conversió de potència de següent generació per a xarxes d'alta renovable. Les seves avantatges en eficiència, suport de xarxa i intel·ligència les posicionen com una tecnologia estratègica per als sistemes de potència moderns.