Основне обладнання в епоху розумної енергетики: Рішення зі ступінчастого електронного перетворювача для виробництва електроенергії

​I. Повідомлення та вимоги​

Зі швидким зростанням використання відновлюваних джерел енергії, традиційні електромагнітні трансформатори з трудом здійснюють сучасні вимоги мереж до гнучкості, ефективності та інтелектуальності. Волатильність та непостійність вітрової та сонячної енергії створюють серйозні проблеми для стабільності мереж, що вимагає інноваційного центру перетворення енергії, здатного до динамічного регулювання та високоякісного виводу енергії.

​II. Огляд рішення​

Це рішення використовує всі-твердотільні Електронні Трансформатори (PETs), щоб замінити традиційні лінійно-частотні трансформатори. Використовуючи високочастотну електроніку, PETs забезпечують перетворення рівня напруги та керування енергією з ключовими перевагами:

• Гнучке перетворення енергії: Зламує обмеження традиційних трансформаторів (лише амплітуда напруги/струму) для багатовимірного контролю над частотою, фазою та потужністю.
• Динамічна реакція: Швидкість налаштування на мілісекундному рівні ефективно знижує коливання відновлювої енергії.
• Інтелектуальний інтерфейс: Створює цифровий міст між блоками генерації енергії та мережею.

​III. Основна технічна архітектура​

​1. Оптимізація багаторівневої топології​

Використовує "AC-DC-AC" Триетапну Конвертаційну Архітектуру:

• Етап високочастотної прямокутної конвертації: Використовує топологію MMC (Модульний Многорівневий Конвертер) для прийняття широких коливань входячої напруги.
• Етап ізольованого DC-DC: Реалізує структуру Двостороннього Активного Моста (DAB) для ізоляції на високій частоті 10-20 кГц.
• Інтелектуальний етап інверсії: Підтримує динамічне переключення стратегій підключення до мережі (контроль V/f, контроль PQ).

​2. Вибір ключових компонентів​

​3. Інтелектуальна система керування​

Моніторинг стану мережі в реальному часі дозволяє:

• Активне проходження провалів напруги (LVRT/ZVRT)
• Динамічне регулювання потоку енергії для коливань відновлюваних джерел
• Алгоритми оптимізації втрат

​IV. Основні переваги та цінність​

​Збільшення ефективності​

​Функціональні можливості​

• Активне фільтрування: Знижує гармоніки 5-50-го порядку (THD <1.5%)
• Компенсація реактивної енергії: Неперервне регулювання ємності на ±100%
• Проходження аварій: Підтримка проходження при нульовій напругі (ZVRT)
• Чорний старт: Автономна стабілізація напруги/частоти в режимі острову

​V. Сценарії застосування​

​Сценарій 1: Система збору вітрової ферми​

graph TB 

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

    WTG2[WTG2] --> PET1 

    ... 

    PET1 -->|35kV DC Bus| Collector 

    Collector --> G[220kV Main Trafo] 

• Розв'язує: Коливання лінії збору через сумарні коливання напруги вітрильних турбін
• Результати: На 12% менше обмеження вітрової енергії, на 65% зменшення відхилення коливань потужності

​Сценарій 2: Інтелектуальна станція підвищення напруги для сонячної електростанції​

• Модульні кластери PET (1-2 МВ/одиниця)
• Функціональність MPPT збільшує врожайність на 7-15% при частковому затіненні
• Нічна робота як STATCOM для підтримки реактивної енергії мережі

​VI. Дорожня карта реалізації​

1. Пілотний етап: Впровадження PET на відновлюваних електростанціях з волатильністю напруги >10% (20% потужності).
2. Етап гібридної мережі: Гібридна система трансформаторів (HTS) з паралельною роботою PET-традиційних трансформаторів.
3. Повне замінення: PET для всіх нових проектів; поетапне модернізування існуючих електростанцій.

​VII. Економічний аналіз​

Приклад: 100 МВ вітрова ферма

Висновок: Рішення PET зламують традиційні електромагнітні обмеження, створюючи платформу нового покоління для перетворення енергії у мережах з високим вмістом відновлюваних джерел. Їхні переваги в ефективності, підтримці мережі та інтелектуальність розташовують їх як стратегічну технологію для сучасних систем живлення.