Yon transfòmatè eta solid (SST), ke yo rele tou yon transfòmatè elektwonik pouvwa, diferan de transfòmatè konvansyonèl frekans liy ki opere sou chan mayetik 50 Hz. Li se yon aparèy konvèsyon pouvwa kontwole ki konpoze de konvètisè elektwonik pouvwa ak transfòmatè segondè-frekans. Transformateur frekans liy konvansyonèl yo sèlman transfòme pasif vòltaj dapre rapò vire. Anplis izolasyon galvanik ak konvèsyon vòltaj, SST yo bay kapasite kontwòl dijital ki gen ladan koule pouvwa bidireksyon, règleman vòltaj, sipresyon Harmony ak konpansasyon pouvwa reyaktif, k ap sèvi kòm routeurs pouvwa nan rezo entelijan.
Enstalasyon Komisyon Konsèy
https://training-dev.ti.com/tool/TIDA-011012#tech-docs
Sou-modil Achitekti jeneral
Chak sou-modil konsiste de de gwo seksyon pyès ki nan konpitè: yon inite konvèsyon AC-DC wo-vòltaj ak yon inite DAB wo-frekans izole DC-DC. Pou aplikasyon pou griy mwayen vòltaj tankou sistèm 10 kV, plizyè sub-modil yo konekte an seri nan yo.Tèminal bò AC yopou pataje vòltaj total griy la. Chak sou-modil posede yon lyen DC entèmedyè endepandan, ki izole galvanikman nan men lòt moun ki pa gen okenn anpile DC-vòltaj. Tout pwodiksyon DC ba vòltaj konvètisè DAB yo konekte an paralèl pou fòme yon otobis DC ba vòltaj inifye.
|
Karakteristik enpòtan: Kèlkeswa kantite sous-modil ki konekte nan seri,vòltaj entèmedyè DC-link chak sou-modil endividyèl rete nan valè nominal li yo. Tèminal AC ki konekte nan seri sèlman divize vòltaj AC frekans griy la. Chak sou-modil aplike règleman vòltaj bouk fèmen endepandan, kidonk lyen DC entèn li a pa pral monte ansanm ak vòltaj total griy la. Yo adopte kominikasyon fib optik pou siyal kontwòl ant domèn gwo potansyèl ak potansyèl ki ba pou evite entèferans ak risk pann ki te koze pa potansyèl wo-vòltaj k ap flote. |
Dyagram blòk
https://training-dev.ti.com/tool/TIDA-011012#tech-docs
Etap 1: Bidirectionnelle H-pon AC-DC Konvèsyon
Pon H-yon sèl-faz sou kote antre a konsiste de kat switch pouvwa SiC, boost induktè ak kondansateur DC-link, ki aplike yon topoloji Boost-PFC bidireksyon k ap opere nan frekans switch kilohertz-nivo. Li sipòte tou de redresman ak ranvèse gri-mare envèrsyon.
Nan mòd redresman, sub-modil la resevwa vòltaj AC frekans kadriyaj divize. Chanjman PWM gwo vitès switch H-bridge kolabore ak boost induktè pou estoke ak lage enèji jaden mayetik, konvèti AC frekans griy nan vòltaj entèmedyè DC-link estabilize. Etap sa a reyalize tou koreksyon pouvwa-faktè, asire kouran sinusoidal gri-bò ak sipresyon Harmony. Li ta dwe remake ke vòltaj DC-link la dwe depase valè pik vòltaj AC antre pou satisfè kondisyon operasyon ranfòse.
Pandan operasyon ranvèse pouvwa, H-pon an ap travay kòm yon varyateur. Li konvèti enèji ki estoke sou DC-link entèmedyè a tounen nan frekans griy AC ki enjekte nan griy sèvis piblik la. Pwodiksyon pouvwa reyaktif se posib tou pou règleman bon jan kalite pouvwa griy la.
AC-DC Konvèsyon
|
Espesifikasyon sistèm kle nan konvètè DC/AC |
||
|
Paramèt |
Spesifikasyon |
Detay yo |
|
Nominal pouvwa AC |
± 50kVA |
± Aktif ± Reyaktif |
|
Nominal AC Voltage |
1000 VRMS |
|
|
Aktyèl nominal AC |
50 ZAM |
|
|
Nominal DC Voltage |
2200VDC |
|
|
DC Link Voltage Ripple |
±200V |
nan 2200V |
|
Chanje Frekans |
Soti nan 5kHz a 10kHz |
H-Bridge Unipolè |
|
Teknoloji refwadisman |
Air Force refwadisman |
12V fanatik |
|
Max Tanperati Anbyen |
60 degre |
|
|
Espesifikasyon FET pouvwa |
3.3kV, 22.5mΩ |
SiC FETs |
Etap 2: DAB Doub-aktif-Bridge wo-frekans izole DC-DC konvèsyon
Kòm nwayo izolasyon sou-modil la, DAB a gen ladann yon pon plen bò prensipal, yon transfòmatè segondè frekans ak yon pon plen bò segondè. Li opere nan dè santèn de kilohertz ak kapasite natif natal bidireksyon-pouvwa.
Envèsyon konplè sou bò prensipal la: Desine enèji ki sot pase H-bridge entèmedyè DC-link la, SiC switch koupe DC vòltaj nan wo-frekans AC onn kare ki gen anplitid egal vòltaj DC-link la, manje likidasyon prensipal la nan transfòmatè segondè-frekans la. Transformateur pa ka fè kouran DC; se sèlman vòltaj onn kare altènatif ki etabli chan mayetik altène andedan nwayo a pou transfè enèji. Operasyon wo-frekans pèmèt pi piti nwayo transfòmatè ak pèmèt chanjman zewo-vòltaj (ZVS) pou diminye pèt pou chanje.
Transfòmatè segondè-frekans pou transfòmasyon vòltaj ak izolasyon galvanik: Nouri pa vag kare frekans segondè yo, transfòmatè a chanje anplitid vòltaj dapre rapò vire likidasyon li yo epi li bay izolasyon galvanik konplè ant domèn segondè-vòltaj prensipal ak ba-vòltaj segondè.Rapò konvèsyon vòltaj detèmine pa rapò transfòmatè vire olye ke kontwòl faz-chanjman. Inductance fuites intrinsèques transfòmatè a te itilize kòm seri pouvwa transfè induktè pou DAB a.
Redresman aktif nan bò segondè a plen pon: Segondè-bò plen-pon an trete vòltaj segondè-frekans vag kare transfòmatè a delivre. Kontrèman ak redresman pasif dyod, pon aktif plen kontwole jisteman distribisyon SiC. Kit onn kare a nan demi-sik pozitif oswa negatif, altène enèji AC konvèti nan chaj aktyèl pou kondansateur pwodiksyon. Kondansateur pèsistans yap ogmante jiska filtre gwo-frekans rid epi pwodui pwodiksyon DC ba-vòltaj.
Pou koule ranvèse-pouvwa, segondè-bò plen-pon a aji kòm yon varyateur, koupe DC ba-vòltaj tounen nan vag kare-wo frekans voye nan segondè transfòmatè a. Enèji ranfòse pa transfòmatè a, Lè sa a, rekonstwi nan vòltaj entèmedyè DC pa plen-bò prensipal pon an.
DAB a adopte kontwòl yon sèl-faz-chanjman (SPS). Tou de pon prensipal ak segondè yo jenere fòm ond kare kare 50% rapò. Kontwolè a ajiste diferans faz-ang ant de seri ond yo. Magnitid chanjman faz kontwole mayitid pouvwa transmèt, epi polarite chanjman faz detèmine direksyon koule pouvwa.Chanjman de faz sèlman kontwole pouvwa a, li pa ka reyalize ajisteman pwodiksyon-vòltaj nan eta a fiks.. Fòse vòltaj pwodiksyon byen lwen pwen fonksyònman nominal vire-rapò-matche a pral pèdi kondisyon ZVS, prezante gwo sikile kouran ak lakòz aparèy surchof grav. Pou chanje vòltaj pwodiksyon nominal la, transfòmatè frekans segondè yo dwe reamenaje rapò.
DAB
|
Espesifikasyon sistèm kle nan konvètè DC/DC |
||
|
Paramèt |
Spesifikasyon |
Detay yo |
|
Nominal DC pouvwa |
± 50kW |
Koule pouvwa Bidirectionnelle |
|
MV nominal DC Voltage |
2.2kV |
|
|
MV nominal DC aktyèl |
23A |
|
|
LV nominal DC Voltage |
1.5kV |
|
|
LV nominal DC aktyèl |
33.3A |
|
|
Chanje Frekans |
100kHz |
|
|
Max Tanperati Anbyen |
60 degre |
|
|
Espesifikasyon FET pouvwa sou MV |
3.3kV, 22.5mΩ |
SiC FETs |
|
Espesifikasyon FET pouvwa sou LV |
2.3kV, 11.5mΩ |
SiC FETs |
Echèl sistèm ak kontrent Jeni
Nan aplikasyon mwayen vòltaj segondè-pouvwa, vòltaj ak pouvwa eskalade yo reyalize pa plizyè sub-modil ki gen antre AC ki konekte nan seri ak pwodiksyon DC ki konekte paralèl. Vòltaj otobis ba-vòltaj komen nan modil paralèl yo fèmen pa rapò transfòmatè DAB. Lè vòltaj pwodiksyon sib devye de vòltaj pwodiksyon intrinsèque DAB, de solisyon pratik egziste:
Kenbe pyès ki nan konpitè orijinal epi ajoute yon konvètisè DC-DC siplemantè ki pa izole pou etap-down apre règleman;
Redesine transfòmatè segondè frekans lan, re-verifye estrès eleman yo ak retabli algorithm kontwòl pou modifikasyon DAB pwofon.
|
Rezime chèn konvèsyon pouvwa nan direksyon pou pi devan: |
Poukisa SST reyalize gwosè kontra?
Transformateur distribisyon konvansyonèl yo travay nan frekans liy 50 Hz epi yo mande pou gwo zòn mayetik-nwayo transvèsal pou delivre pouvwa nominal. Dapre prensip elektwomayetik:pou yon evalyasyon pouvwa bay, pi wo frekans opere diminye volim debaz ki nesesè yo ak pwa.
Olye pou yo kondui transfòmatè izolasyon an dirèkteman ak vòltaj prensipal 50 Hz, elektwonik pouvwa SST konvèti pouvwa frekans kadriyaj la nan vòltaj onn kare segondè frekans santèn-kHz ki bay transfòmatè izolasyon segondè frekans lan. Konpare ak frekans liy lan, frekans fonksyònman an ogmante pa dè milye de fwa, kidonk volim ak pwa konpozan mayetik segondè-frekans yo ka redwi pa plis pase dis fwa.
N=k * 10^5 * U / (f * Ae * Bmax )
k - Pwopòsyon maksimòm sou-tan pou chanje peryòd, anjeneral k=0.4;
U - Prensipal vòltaj antre likidasyon (V), apeprè egal a vòltaj opinyon DC;
f - Frekans fonksyònman transfòmatè (kHz);
Ae - Seksyon transvèsal efikas -nan nwayo mayetik (cm²);
Bmax - Maksimòm balanse akseptab dansite flux mayetik (G).
Dezavantaj nannan
Gwo kantite aparèy semi-conducteurs pote gwo konpleksite pyès ki nan konpitè ak pi gwo pri konpare ak transfòmatè konvansyonèl yo. Chanjman segondè-frekans pwodui entèferans elektwomayetik (EMI), enpoze kondisyon strik sou layout PCB, konsepsyon eleman mayetik ak jesyon tèmik. Se poutèt sa, SST pa pral konplètman ranplase transfòmatè frekans liy yo, epi li sitou aplike nan senaryo nouvo sistèm pouvwa ki mande anprint kontra enfòmèl ant, koule pouvwa bidireksyon, koòdone DC ak kontwòl kalite pouvwa aktif.
