固态变压器

发布时间：2022-08-02 14:54
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2224

　　固态变压器又称电力电子变压器（Electronic Power Transformer，EPT），是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的高频电能变换技术相结合，实现将一种电力特征的电能转变为另一种电力特征的电能的静止电气设备。

　　固态变压器是一种基于电磁感应原理的高频耦合装置，并结合先进的电力电子变流技术，实现电能变换的静止电气设备。 SST集电气隔离、电压变换、无功补偿等功能于一身，通过对传统变压器和电力电子设备的集成化，可提高电网设备的智能化水平。

　　相较于常规电力变压器，SST的主要优势在于:环境友好，占地小，无变压器油，污染少;原副方电压幅值可保持恒定，不因负载切换而发生大幅波动;高低压侧交流波形畸变率小，基本为正弦，功率因数控制灵活;可实现断路器的部分功能，瞬间关断故障电流，继电保护装置较传统变压器相对简化;可配置智能控制单元，便于设备层面配合实现自愈功能，亦可实现联网通信，有利于电网智能化。

固态变压器


固态变压器原理

　　SST又叫电力电子变压器(Power Electronic Transformer, PET)或者电子电力变压器(Electronic Power Transformer, EPT，是利用电力电子变换技术来实现电压等级转换和电力传输的智能化设备。

　　其基本原理如图:

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　　固态变压器原理图

　　首先工频交流信号经电力电子变换器变换为高频方波信号，信号通过高频隔离变压器传输，再经电力电子变换器将高频方波信号还原成工频交流信号。该过程可以通过控制器对电力电子变换装置进行适当的控制来完成。


固态变压器优点

　　固态变压器相对于传统变压器的优点:

　　（1）采用了高频变压器，而非工频变压器，因此变压器的体积和重量都大大减小。

　　（2）通过适当的控制，可以实现输入侧单位功率因数运行，可以吸收负载侧无功功率和隔离谐波电流，抑制谐波双向流动，有效改善电能质量。

　　（3）可以消除电源侧电压过压或欠压对负载侧电压的影响，保证负载侧电压幅值、频率、波形的稳定。

　　（4）含有交直流接口，方便分布式发电系统的联网和直流负载的接入。

　　（5）全数字化控制，方便采集电网信息和联网通信，从而能够实现潮流控制，还可与柔性交流输电协同工作，增强电网系统的稳定性和可靠性。

　　可见，固态变压器比传统电力变压器更能够满足智能电网的要求，且更能满足用户对电网的个性化需求。


固态变压器应用

　　随着实际生产中对电能质量的要求越来越高，传统的电能质量补偿装置(如静止同步补偿器、动态电压恢复器、有源电力滤波器和综合电能质量调节器等)功能较为单一，若为满足全部电能要求逐个安装，成本高，效率低，加之传统变压器及其配套监控，整个系统复杂性提高，不利于电能质量的控制。

　　SST具备解决这一问题的高性价比，因其本身具备无功补偿的功能，可灵活应对电压上升、电压闪变、电压谐波、电压跌落及三相输出电压不平衡等工况，并具备极短时间关断故障电流的能力，兼顾了断路器功能。除电力系统外，若对电能变换装置的重量和体积有特殊要求，如化工、航空、军事、医疗、航海等领域，SST亦将拥有实际的应用前景。

　　SST具备原副方电压电流实时控制，灵活调节的能力，功率可双向流动，交直流均有，对分布式电源有很强的兼容性。通过SST本身的监测控制功能和一定的通讯功能，可协调控制多台SST控制新能源微网内的功率流动，提高能源利用效率，同时可适时地将微网接入大电网，必要时提供电压和频率支撑，无需额外增加调压和调频设备。因此，风电、太阳能、蓄电池这类电源可利用SST进行整合，实现多元化能源集中控制。

　　虽然固态变压器较传统变压器有很多优势，但损耗大、可靠性低、成本高和短路特性等都是固态变压器的弱点。但是固态变压器由于拥有传统电力变压器所不具备的强大功能和诸多优点，随着电力电子器件技术的发展和电力电子变换技术的进步，固态变压器造价会逐渐降低，可靠性会逐步提高，效率会不断提升，取代传统变压器成为可能，而控制灵活、功能强大的特点也使得固态变压器具有更广阔的应用前景。


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