ترانسفورماتور حالت جامد دوطرفه: طبقه¬های یکسوساز، مبدل DC به DC و اینورتر

---

---

شکل 1- ساختار کلی ترانسفورماتور حالت جامد [7]

 

2

-مفاهیم اساسی در ترانسفورماتور حالت جامد

 ساختارهای گوناگونی برای SST معرفی شده‌اند که می‌توان آن‌ها را به 4 دسته کلی تقسیم نمود. از میان این چهار دسته، ساختار معرفی‌شده در شکل (3) به دلیل برخورداری از ویژگی‌های بیشتر نسبت به ساختارهای دیگر مناسب‌تر به نظر می‌رسد. این ساختار دارای یک مبدل AC-DC در طبقه یکسوساز، یک مبدل DC-DC همراه با یک ترانسفورماتور فرکانس بالا برای ایزولاسیون و کاهش سطح ولتاژ در طبقه میانی و یک مبدل DC-AC در طبقه اینورتر است. طبقه اینورتر وظیفه تأمین ولتاژ AC با دامنه و فرکانس مطلوب را بر عهده دارد. با توجه به وجود اصلاح­کننده ضریب توان در طبقه یکسوساز، ضریب توان ورودی ترانسفورماتور حالت جامد، واحد می­باشد.

از طرفی وجود باس DC و خازن­های ذخیره‌ساز انرژی در این تجهیز، سبب می­شود خروجی آن تا حد زیادی از افت ولتاژ و اضافه ولتاژها تأثیر نپذیرد و امکان اتصال منابع تولید پراکنده به‌ منظور افزایش قابلیت اطمینان سیستم توزیع فراهم شود.

شکل 2- ساختار کلی ترانسفورماتور حالت جامد مورد بررسی

 

2-1

2-1-مقایسه با ترانسفورماتور سنتی و کاربردها

ترانسفورماتور فرکانس پایین به دلیل برخورداری از ویژگی هایی همچون قابلیت اطمینان بالا و هزینه پایین به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می­گیرد و هرگونه بهبود در کارایی این تجهیز نیازمند صرف هزینه زیادی است. نکته حائز اهمیت این است که ترانسفورماتور حالت جامد دقیقاً جایگزین ترانسفورماتور فرکانس پایین نیست بلکه یک تجهیز چندکاره است که تنها یکی از قابلیت‌های آن تبدیل یک سطح ولتاژ AC به سطح ولتاژی دیگر است. سایر کارکردها و مزایای SST عبارت‌اند از: کنترل­پذیری بالا با توجه به استفاده از ادوات الکترونیک قدرت و حجم و وزن کمتر به دلیل استفاده از ترانسفورماتور فرکانس بالا.

تلفات SST حدود سه برابر ترانسفورماتور معمولی است. این محاسبه بدون در نظر گرفتن کاهش تلفات شبکه ناشی از عملکرد  SSTدر حذف هارمونیک‌ها و عدم تعادل محاسبه­شده ‌است. به این ترتیب در یک دید کلی و با در نظر گرفتن تلفات کل شبکه، ممکن است وجود SST به کاهش تلفات منجر شود. از طرف دیگر، حجم یک SST نسبت به ترانسفورماتور معمولی مشابه حدود %20 کمتر است؛ اما از لحاظ وزن، هر دو تجهیز تقریباً یکسان هستند.

کاربرد SST در برخی زمینه‌ها بسیار جذاب‌تر از ترانسفورماتور سنتی می‌باشد. برخی از مهم‌ترین کاربردهای ترانسفورماتور حالت جامد در صنعت و شبکه قدرت عبارت‌اند از:

·      استفاده در سیستم­های کششی

·      کاربرد در سیستم­های تولید انرژی در دریا

·      اتصال SST بین منبع و بار یا شبکه توزیع

·      اتصال بین دو شبکه توزیع

·      اتصال بین شبکه‌های فشار متوسط و فشار ضعیف

·      اتصال بین شبکه فشار متوسط و بارها

اتصال بین تولید پراکنده و شبکه‌های هوشمند

 

شکل 3- کاربرد SST در شبکه قدرت