Equipamento Central na Era da Enerxía Intelixente: Solución de Transformador Electrónico de Potencia para Xeración de Enerxía

​I. Contexto e demanda​

Con la rápida adopción de energías renovables, los transformadores electromagnéticos tradicionales luchan por satisfacer las demandas de flexibilidad, eficiencia e inteligencia de las redes modernas. La volatilidad e intermitencia de la energía eólica y solar suponen graves desafíos para la estabilidad de la red, lo que requiere un centro de conversión de energía innovador capaz de una regulación dinámica y una salida de energía de alta calidad.

​II. Visión general da solución​

Esta solución emplea ​transformadores electrónicos de potencia (PETs) de estado sólido total​​ para reemplazar a los transformadores de frecuencia de línea convencionales. Aprovechando la electrónica de potencia de alta frecuencia, los PETs permiten la conversión de niveles de tensión y el control de energía con ventajas fundamentales:

• ​Conversión de potencia flexible: Rompe las limitaciones de los transformadores tradicionales (amplitud de tensión/corriente solamente) para lograr un control multidimensional sobre la frecuencia, la fase y la potencia.
• ​Respuesta dinámica: Velocidad de ajuste a nivel de milisegundos que mitiga eficazmente las fluctuaciones de la energía renovable.
• ​Interfaz inteligente: Crea un puente digital entre las unidades de generación de energía y la red.

​III. Arquitectura técnica central​

​1. Optimización de topología multinivel​

Adopta una ​arquitectura de conversión en tres etapas "AC-DC-AC":

• ​Etapa de rectificación de alta frecuencia: Utiliza una topología MMC (Convertidor Modular Multinivel) para acomodar fluctuaciones amplias de tensión de entrada.
• ​Etapa DC-DC aislada: Implementa una estructura de Puente Activo Dual (DAB) para aislamiento de alta frecuencia de 10-20 kHz.
• ​Etapa de inversión inteligente: Soporta el cambio dinámico de estrategias de conexión a la red (control V/f, control PQ).

​2. Selección de componentes clave​

​3. Sistema de control inteligente​

La monitorización en tiempo real del estado de la red permite:

• Supervivencia activa a caídas de tensión (LVRT/ZVRT)
• Ajuste dinámico del flujo de potencia para fluctuaciones renovables
• Algoritmos de optimización de pérdidas

​IV. Beneficios e valor clave​

​Ganancias de eficiencia​

​Capacidades funcionales​

• ​Filtrado activo: Suprime armónicos del 5º al 50º (THD <1.5%)
• ​Compensación reactiva: Regulación continua de capacidad ±100%
• ​Supervivencia a fallos: Soporte de supervivencia a tensión cero (ZVRT)
• ​Arranque a oscuras: Estabilización autónoma de tensión/frecuencia en modo aislado

​V. Escenarios de aplicación​

​Escenario 1: Sistema colector de parque eólico​

graph TB 

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

    WTG2[WTG2] --> PET1 

    ... 

    PET1 -->|35kV DC Bus| Colector 

    Colector --> G[220kV Transformador principal] 

• ​Resuelve: Oscilaciones de la línea colectora debido a oscilaciones acumulativas de tensión de los aerogeneradores
• ​Resultados: Reducción del 12% en la restricción del viento, reducción del 65% en la desviación de fluctuación de potencia

​Escenario 2: Estación de elevación inteligente de planta fotovoltaica​

• Clústeres modulares de PET (1-2 MW/unidad)
• Funcionalidad MPPT que aumenta el rendimiento en un 7-15% en sombreado parcial
• Operación nocturna como STATCOM para soporte reactivo de la red

​VI. Hoja de ruta de implementación​

1. ​Fase piloto: Despliegue de PETs en plantas de energías renovables con más del 10% de volatilidad de tensión (20% de capacidad).
2. ​Etapas de red híbrida: Sistema de transformador híbrido (HTS) con operación paralela de PET-tradicional.
3. ​Sustitución completa: PETs para todos los nuevos proyectos; sustituciones progresivas para plantas existentes.

​VII. Análisis económico​

Ejemplo: Parque eólico de 100MW

​Conclusión: Las soluciones PET rompen con las limitaciones electromagnéticas tradicionales, creando una plataforma de conversión de potencia de próxima generación para redes con alta presencia de energías renovables. Sus ventajas en eficiencia, soporte de red e inteligencia las posicionan como una tecnología estratégica para los sistemas de potencia modernos.