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El transformador electrónico de potencia trifásica de tipo AC/DC aplicado en el sistema de potencia no solo puede realizar la transmisión de energía sin problemas entre varios niveles de voltaje diferenciados, aislar efectivamente el sistema de nivel de voltaje diferenciado, mantener un buen rendimiento de control del transformador, sino también combinarse con la demanda del sistema , el rango de salida real del transformador se puede cambiar adecuadamente. La aplicación de este equipo en la red de distribución puede mejorar significativamente la eficiencia operativa y la estabilidad de la red de distribución, lo que juega un papel importante en la promoción del desarrollo saludable del sistema eléctrico.
En base a esto, este trabajo analiza en detalle la aplicación específica de los transformadores electrónicos de potencia trifásicos AC/DC en la red de distribución.
El transformador electrónico de potencia trifásico tipo AC/DC es un nuevo tipo de transformador basado en tecnología de electrónica de potencia, que puede transmitir energía eléctrica de manera efectiva en el sistema de potencia, y este equipo puede mejorar efectivamente su rendimiento de control mediante el uso de tecnología de información moderna. y componentes electrónicos. Satisfacción del servicio de electricidad.
Con el fin de aprovechar al máximo el importante papel de los transformadores electrónicos de potencia trifásicos de CA/CC, este artículo explora en detalle la aplicación de estos transformadores en las redes de distribución a partir de su estructura, modelo matemático y análisis de simulación.
El transformador electrónico de potencia trifásico tipo AC/DC combina un circuito inversor típico y un circuito rectificador, al tiempo que incorpora un transformador de alta frecuencia para lograr el objetivo de transformar los niveles de voltaje y transferir energía en base a la colaboración de todas las partes.
Este tipo de estructura de transformador electrónico de potencia trifásico de tipo CA/CC tiene características sobresalientes, cuando la entrada de voltaje de frecuencia de la red a este transformador electrónico de potencia, después del enlace de rectificación para convertir correctamente la entrada de frecuencia a CC, y luego nuevamente para convertir la CC a pulso de onda cuadrada de CA de alta frecuencia, el uso de transformador de alta frecuencia, el lado primario del pulso de onda cuadrada correspondiente para una conversión efectiva, para obtener otros tipos de amplitud de onda cuadrada de alta frecuencia El transformador se utiliza para convertir efectivamente el cuadrado pulsos de onda en el lado primario para obtener otros tipos de amplitud de pulsos de onda cuadrada de alta frecuencia, y finalmente se somete a una rectificación y una inversión para hacer que el transformador emita el nivel de voltaje requerido del sistema correspondiente a la salida de CA de frecuencia.
Este transformador electrónico de potencia tiene un transformador de alta frecuencia dispuesto en el medio para garantizar el paso fluido de tipos de voltaje de CA de muy alta frecuencia, pero el tamaño total es mucho más pequeño en comparación con los transformadores convencionales. En general, el trabajo de diseño de transformadores se lleva a cabo para determinar el volumen en función de la consideración sistemática de la selección del material del núcleo, el aumento de temperatura del devanado del transformador, la densidad de flujo del núcleo y otros factores.
Dado que el material del núcleo correspondiente a la densidad de flujo de saturación disminuirá gradualmente con el aumento de la frecuencia de operación del transformador, para obtener un volumen de transformador más pequeño, es necesario aumentar razonablemente la frecuencia de operación.
La frecuencia de conmutación de los transformadores electrónicos de potencia generalmente se mantiene en el rango de decenas de miles a cientos de kilohercios, lo que es una gran mejora en comparación con la frecuencia de la red eléctrica, por lo que el volumen del equipo se reduce efectivamente en comparación con los transformadores tradicionales.
Si la carga en el lado de salida cambia o el voltaje fluctúa en el bus primario, este tipo de transformador se puede ajustar para garantizar una buena estabilidad del voltaje de salida apagando y encendiendo la electrónica de potencia.
Este tipo de transformador electrónico de potencia trifásico de tipo CA/CC para lograr una entrada de energía trifásica, para obtener un voltaje de CC de doce ondas de pulso, es necesario lograrlo mediante un circuito de rectificación de puente completo trifásico, y en el proceso de energía transferencia, el uso de condensadores de alto voltaje para lograr propósitos de estabilización de voltaje.
El lado primario del equipo corresponde a la estructura post-etapa, un inversor monofásico de puente completo, para convertir la tensión DC de doce pulsos a nivel AC de alta frecuencia.
La topología del transformador electrónico de potencia trifásico CA/CC corresponde a un transformador de alta frecuencia que acopla el nivel de CA del lado primario a otros niveles de voltaje correspondientes al nivel de CA de alta frecuencia, de modo que el nivel de voltaje se puede cambiar sin problemas.
De acuerdo con el mismo principio, el lado secundario del transformador de alta frecuencia puede usar el capacitor regulador de voltaje y el módulo rectificador de puente completo para obtener un voltaje de CC estable diferente del lado primario, y luego realizar la salida de CA trifásica a través de el circuito inversor trifásico, y luego obtener la salida sinusoidal estandarizada a través del filtro, para que la carga en la red tenga un nivel de soporte de voltaje diferente.
Este tipo de transformador de tensión de alta frecuencia se denomina transformador CA/CC/CA debido a la transición CA/CC/CA en la topología, tanto en el lado primario como en el secundario.
Aunque este tipo de transformador tiene más componentes en la estructura y una estructura de circuito más compleja en comparación con los transformadores tradicionales, es más pequeño en tamaño y puede controlar efectivamente el voltaje de salida para garantizar una salida confiable y estable, que se puede aplicar a la red de distribución para mejorar la calidad de la energía en base a sus ventajas sobresalientes.
El componente más crítico del transformador electrónico de potencia trifásico tipo AC/DC es el convertidor de fuente de voltaje, que se compone principalmente de tres brazos de puente, cada uno de los cuales tiene dos dispositivos totalmente controlados con una potencia relativamente grande.
En el transformador electrónico de potencia trifásico tipo CA/CC, los tubos de conmutación pertenecen al interruptor de control, que controla el voltaje de salida según el tiempo de encendido y el tiempo de apagado.
Brazo de puente de fase A en su circuito equivalente, el tubo del interruptor como un interruptor ideal, manteniendo una conexión en serie con la resistencia, sobre la base de la cual el interruptor Sa1 y el interruptor Sa2 en el tubo del interruptor con el papel de control, el tubo del interruptor en la operación real de apertura y cierre de la pérdida ocurrida por la resistencia Rsm a reemplazar.
Para aclarar el estado específico del interruptor Sa1 y el interruptor Sa2, se usa 1 para representar el estado del interruptor cuando el interruptor está abierto y 0 para representar el estado del interruptor cuando el interruptor está abierto. Cuando el circuito permanece en funcionamiento normal, los brazos del puente superior e inferior se encuentran en estados de conducción complementarios.
Debido a que el circuito trifásico tiene una relación simétrica, a través del cálculo y análisis de una fase del circuito, las otras dos ecuaciones dinámicas correspondientes se pueden obtener de la misma manera, y las ecuaciones relevantes se pueden integrar para obtener la ecuación matemática final. fórmula del modelo que representa el circuito trifásico y la fórmula matemática de la relación regulador de voltaje-capacitor.
Este tipo de transformador electrónico de potencia en la etapa de operación de control real, generalmente para controlar la etapa de salida y la etapa de entrada por separado, y el método más utilizado es a través del bucle de corriente y el bucle de voltaje para lograr un control de bucle cerrado doble, en esta estrategia para Asegúrese de que el voltaje de salida tenga un buen rendimiento de estabilidad.
Para verificar las características de salida y las condiciones de funcionamiento de tales transformadores de potencia ca, el análisis de simulación científica se centra en el PET trifásico. Primero, se construye y construye un modelo de simulación para un transformador electrónico de potencia de tipo reductor de 10 kV/380 V. Posteriormente, se diseñan científicamente los parámetros que intervienen en el modelo construido.
Entre ellos, el voltaje de fase del bus está diseñado para ser de 10 kV rms, la frecuencia de voltaje está diseñada para ser de 40 Hz, el transformador de alta frecuencia está diseñado para contener una capacidad de 5000 kVA, la frecuencia de operación está diseñada para ser de 10 kHz, la conducción de fase positiva correspondiente La caída de voltaje del IGBT está diseñada para ser de 1,5 V y la inductancia del lado de salida está diseñada para ser de 2,5 mH.
En los experimentos de simulación específicos, se observa que el estado de salida específico del transformador electrónico de potencia cambia bajo diversas condiciones de carga al realizar cambios diferenciales en la carga.
Al comparar las formas de onda de voltaje de salida específicas del transformador de alimentación de CA en operación sin carga y con carga completa, se encuentra que el transformador puede garantizar que el voltaje de salida sea estable en la parte nominal para lograr una salida efectiva y obtener una onda sinusoidal estándar independientemente de operación sin carga o con carga completa. Al comparar las formas de onda de la tensión de salida y la corriente en condiciones de carga inductiva, se encuentra que el transformador puede mantener la misma fase entre la corriente y la tensión de salida.
Este estado puede conducir a una reducción efectiva de las pérdidas de potencia reactiva en la línea de distribución y un aumento general de la eficiencia energética.
Después de la observación de la salida de estado estable del transformador electrónico de potencia, el proceso de cambio transitorio debe analizarse razonablemente.
Se puede encontrar una operación de simulación específica, desde carga resistiva pura hasta factor de potencia 0,7 pasivos para la transformación, de acuerdo con la forma de onda correspondiente, la forma de onda de salida correspondiente del transformador electrónico en el momento del cambio de carga, comenzó a ocurrir situación de fluctuación, la forma de onda específica y el seno estándar Desviación de onda, pero después de mantener 2 ~ 3 ms en el retorno gradual a la normalidad.
Por lo tanto, con base en estrategias de control y retroalimentación de bucle cerrado adecuadas, estos transformadores pueden eliminar los efectos de las fluctuaciones de carga o los cambios de voltaje en la red de distribución y garantizar que el valor de salida permanezca altamente estable.
Mediante el uso de componentes modernos y nueva tecnología de electrónica de potencia, los transformadores electrónicos de potencia de CA/CC se pueden usar en redes de distribución no solo para lograr la transferencia de energía y la conversión de voltaje, sino también para monitorear dinámicamente la salida y controlar de manera efectiva los componentes de conmutación, de modo que los voltajes pueden mantener un estado de salida estable en la operación real y garantizar la forma de onda de salida sinusoidal estándar.
Al mismo tiempo, también puede lograr un cierto grado de compensación por la potencia de salida, promover un aumento significativo en el factor de potencia, de modo que la cantidad de pérdida de potencia reactiva generada en el sistema se reduzca considerablemente.
La aplicación razonable de transformadores electrónicos de potencia en la red de distribución puede reducir efectivamente el costo del espacio y el costo económico, y lograr una optimización integral de la calidad de la energía integral de la red de distribución.
Por lo tanto, en el desarrollo futuro de la red de distribución, debemos fortalecer la aplicación del transformador de potencia de CA y fortalecer la investigación sobre este equipo, para que pueda aplicarse en más ocasiones, y cooperar con la introducción del servicio al cliente inteligente, más desempeñar plenamente las ventajas y el papel del transformador electrónico de potencia en sí mismo, y promover el desarrollo saludable y sostenible de la red de distribución.
La aplicación razonable del transformador electrónico de potencia trifásico de tipo AC / DC en la red de distribución no solo puede desempeñar la función normal del transformador, sino también compensar los defectos del transformador tradicional, garantizar la alta estabilidad del estado de salida, reducir la pérdida de energía reactiva en la red de distribución, mejorar la eficiencia económica integral de la empresa de energía y promover el desarrollo saludable a largo plazo del negocio de la red eléctrica.
Para aprovechar al máximo el valor de tales transformadores, las áreas de aplicación relevantes deben fortalecer la investigación para que sea más efectiva y ampliamente utilizada en el campo, y para promover el desarrollo adicional de las áreas de aplicación relevantes sobre la base de un más Juego integral de la función del transformador.
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