Научная статья на тему 'TRANSFORMATOR ELECTRONIC DE PUTERE PENTRU REţELELE DE DISTRIBUţIE A ENERGIEI ELECTRICE'

TRANSFORMATOR ELECTRONIC DE PUTERE PENTRU REţELELE DE DISTRIBUţIE A ENERGIEI ELECTRICE Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
458
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
TRANSFORMATOR ELECTRONIC / CHEI ELECTRONICE / MODUL DE COMUTARE ZCS / STABILIZAREA TENSIUNII DE IEşIRE / COEFICIENT DE DISTORSIUNE

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Ermuraсhi Iurie

Micşorarea pierderilor în reţelele electrice de distribuţie constituie o problemă actuală tehnică şi cu aspecte sociale şi de mediu. Ca soluţie promiţătoare se poate examina distribuţie directă din reţeaua de medie tensiune a energiei electrice cu utilizarea echipamentelor noi bazate pe utilizarea electronicii de putere. Scopul lucrării constă în propunerea şi argumentarea unei soluţii tehnice inovative de realizare a transformatoarelor electronice (Solid State Transformer SST) întru micşorarea numărului treptelor de transformare a energiei în comparare cu soluţiile cunoscute, simplificarea topologiei schemei funcţionale cu micşorarea costurilor de producere şi a pierderilor de energie în transformatoarele utilizate în reţelele electrice de distribuţie. Se propune soluţia de simplificare a topologiei transformatorului electronic de tip AC/AC cu micşorarea numărului de componente electronice pasive (rezistoare, bobine de inductanţă, condensatoare) şi active (tranzistore). Pentru tranzistoarele invertorului transformatorului SST se asigură regimul de comutaţie uşoară, utilizând în acest scop inductanţa fluxului magnetic de scăpări a transformatorului de frecvenţă înaltă. Testărilor mostrei de laborator au confirmat funcţionalitatea schemei propuse şi posibilitatea realizării modului de comutare al cheilor electronice la trecerea curentului prin zero (regimul ZCS) cu micşorarea pierderilor de energie. În convertorul propus se foloseşte un singur transformator de frecvenţă înaltă cu o realizarea constructivă simplificată cu două înfăşurări, ce asigură micşorarea masei şi costului de confecţionare al transformatorului. Micşorarea costului de confecţionare al convertorului se datorează de asemenea şi micşorării numărului de legături dintre elementele funcţionale. S-a confecţionat şi testat robusteţea mostrei de laborator a transformatorului SST 10/0.22 kV cu puterea de 20 kW.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «TRANSFORMATOR ELECTRONIC DE PUTERE PENTRU REţELELE DE DISTRIBUţIE A ENERGIEI ELECTRICE»

Electronic Power Transformer for Power Distribution Networks

Ermurachi Iu.V.

Institute of Power Engineering of the Academy of Sciences of Moldova Chisinau, Republic of Moldova

Abstract. Reducing losses in electricity distribution networks is a current technical problem. This issue also has social and environmental aspects. As a promising solution one can examine the direct distribution from the medium voltage power network using new equipment based on the use of power electronics. The aim of the paper is to propose and argue an innovative technical solution for the realization of the Solid State Transformer (SST) in order to decrease the number of energy transformation stages compared to the known solutions, simplifying the topology of the functional scheme with the reduction of production costs and the loss of energy in transformers used in electrical distribution networks. It is proposed the solution of simplifying the topology of the AC/AC electronic transformer by reducing the number of passive electronic components (resistors, inductors, capacitors) and active (transistors). The inverter of the SST transformer ensures the switching mode of the transistors, using for this purpose the inductance of the magnetic leakage flux of the high frequency transformer. The robustness of the laboratory sample of the SST 10 / 0.22 kV transformer with the power of 20 kW was manufactured and tested. Testing of the laboratory sample confirmed the functionality of the proposed scheme and the possibility of switching of the transistors to at zero current (ZCS mode) with the reduction of the energy losses. In the proposed converter a single high-frequency transformer with a simplified construction with two windings is used, which reduces its mass and the cost of making the transformer. The reduction in the manufacturing cost of the converter is also due to the decrease in the number of links between the functional elements. Keywords: electronic transformer, electronic keys, commutation mode ZCS, stabilization of output voltage, coefficient of distortion.

Transformator electronic de putere pentru retelele de distribute a energiei electrice

Ermurachi Iu.V.

Institutul de Energetica al Academiei de §tiinte a Moldovei Chi§inau, Republica Moldova Rezumat. Micsorarea pierderilor in retelele electrice de distributie constituie o problema actuala tehnica si cu aspecte sociale si de mediu. Ca solutie promitatoare se poate examina distributie directa din reteaua de medie tensiune a energiei electrice cu utilizarea echipamentelor noi bazate pe utilizarea electronicii de putere. Scopul lucrarii consta in propunerea si argumentarea unei solutii tehnice inovative de realizare a transformatoarelor electronice (Solid State Transformer - SST) intra micsorarea numarului treptelor de transformare a energiei in comparare cu solutiile cunoscute, simplificarea topologiei schemei functionale cu micsorarea costurilor de producere si a pierderilor de energie in transformatoarele utilizate in retelele electrice de distributie. Se propune solutia de simplificare a topologiei transformatorului electronic de tip AC/AC cu micsorarea numarului de componente electronice pasive (rezistoare, bobine de inductanta, condensatoare) si active (tranzistore). Pentru tranzistoarele invertorului transformatorului SST se asigura regimul de comutatie usoara, utilizand in acest scop inductanta fluxului magnetic de scapari a transformatorului de frecventa inalta. Testarilor mostrei de laborator au confirmat functionalitatea schemei propuse si posibilitatea realizarii modului de comutare al cheilor electronice la trecerea curentului prin zero (regimul ZCS) cu micsorarea pierderilor de energie. in convertorul propus se foloseste un singur transformator de frecventa inalta cu o realizarea constructiva simplificata cu doua infasurari, ce asigura micsorarea masei si costului de confectionare al transformatorului. Micsorarea costului de confectionare al convertorului se datoreaza de asemenea §i micsorarii numarului de legaturi dintre elementele functionale. S-a confectionat si testat robustetea mostrei de laborator a transformatorului SST 10/0.22 kV cu puterea de 20 kW.

Cuvinte-cheie: transformator electronic, chei electronice, modul de comutare ZCS, stabilizarea tensiunii de iesire, coeficient de distorsiune.

Электронный силовой трансформатор для распределительных сетей

Ермураки Ю.В.

Институт энергетики Академии наук Молдовы Кишинев, Республика Молдова Аннотация. В качестве многообещающего решения можно рассмотреть прямое распределение энергии от сети среднего напряжения с использованием нового оборудования, основанного на использовании

силовой электроники. Целью работы является предложение и обоснование инновационного технического решения для реализации твердотельного трансформатора (SST) с целью уменьшения количества этапов трансформации энергии по сравнению с известными решениями, упрощение топологии функциональной схемы с уменьшением издержек производства и потерь энергии в трансформаторах, используемых в электрических распределительных сетях. Предлагается решение для упрощения топологии трансформатора переменного тока в переменный ток за счет уменьшения числа пассивных электронных компонентов (резисторов, катушек индуктивности, конденсаторов) и активных элементов (транзистора). В электронном трансформаторе обеспечивается резонансный режим переключения транзисторов, используя индуктивность рассеяния высокочастотного трансформатора. Был изготовлен и испытан лабораторный образц трансформатора SST 10/0.22 кВ, мощностью 20 кВт. Тестирование лабораторного образца подтвердило функциональность предлагаемой схемы и возможность переключения электронных ключей при переходе тока через нуль (режим ZCS) с уменьшением потерь энергии в транзисторах. В предлагаемом преобразователе используется один высокочастотный трансформатор с упрощенной конструкцией с двумя обмотками, что уменьшает его массу и затраты на изготовление трансформатора. Снижение стоимости производства трансформатора обусловлено также с уменьшением связей между функциональными элементами.

Ключевые слова: электронный трансформатор, электронные ключи, режим коммутации ZCS, стабилизация выходного напряжения, коэффициент искажения.

1. Introducere

Retelele de distributie constituie un element functional în alimentarea sigurà a consumatorilor cu energie electricà. Analiza structurii pierderilor în retelele electrice indicà la faptul cà retelele de distributie au cea mai mare cotà a pierderilor de energie [1-3]. Astfel, rata pierderilor de electricitate din retelele de transport si distributie din România a constituit 13,4%, în UE de 6,74% si pe plan mondial 6%[1]. În Republica Moldova pierderile în retelele de transport sunt stabilite cca 3% [3], iar în retelele de distributie media anualà a pierderilor a constituit 8.5% [4]. Pierderile au un impact financiar semnificativ, care afecteazà consumatorii. Astfel, în perioada 2010-2013, în re^elele electrice de distribute din România au fost înregistrate pierderi în valoare estimatà de 1.301.680.000 euro [4], care au fost conditionate de starea tehnicà precarà a retelelor electrice. Din cele mentionate, reiese semnificatia promobàrii màsurilor si tehnologiilor, care pot contribui la dimunuarea pierderilor de energiei în retelele electrice.

Pentru micsorarea pierderilor se propun mai multe màsuri, ca: sporirea ponderii de livrare a energiei din retelele de medie tensiune (10-20kV), modernizarea retelelor de distributie cu micsorarea lungimii portiunilor de joasà tensiune (0,4 kV), utilizarea conductoarelor cu izolatie si sectiune majoratà, compensarea puterii reactive, utilizarea transformatoarelor cu puterea 6-10 kW montate pe stâlpii liniei pentru racordarea consumatorilor la reteaua de MT etc. [5,6].

În acest scop se utilizeazà pentru conexiunea consumatorilor finali transformatore de coborâre individuale. Majoritatea acestor

condensatore sunt confectionate pe baza tehnologiilor traditionale si au dimensiuni si masà ridicatà. În acest context se prezintà avantajoase solutiile de substituire a transformatoarelor de constructie clasicà cu transformatoare numite electronice, ce au indicii de masà si gabarit mai buni [7,8]. Acest tip de transformare de coborâre este cunoscut în prezent sub denumirea de Solid-State Transformer (SST). Transformarea parametrilor energiei se produce în mai multe faze. Ca urmare, aceste transformatoare au o structurà destul de complexà si pot crea dificultàti privind asigurarea compatibilitàtii electromagnetice la frecvente ridicate si curenti mari.

În convertoare, care sunt elemental de baza a transformatoarelor de tipul SST tranzistoarele din circuitul de curent alternativ adesea lucreazà în regim de comutafie activ [9], ce are ca urmare creçterea pierderilor de energie §i contribuie la micçorarea randamentului convertorului.

Ca o tendintà evidentà în confectionarea instalatiilor de tip SST se poate indica utilizarea în calitate de chei electronice ale tranzistoarelor de tip SiC cu indici tehnici mai performanti, dar si costuri mult mai ridicate în comparare, de exemplu, cu tranzistoarele MOSFET si utilizarea comutatiei usoare a tranzistorilor [10].

Scopul luarii consta în propunerea si argumentarea unei solutii tehnice inovative de realizare a transformatoarelor de tip SST, care permite micsorarea numârului treptelor de transformare a energiei în comparare cu solutiile cunoscute, simplificarea topologiei schemei functionale cu micsorarea costurilor de producere si a pierderilor de energie în

transformatoarele utilízate în retelele electrice de distributie.

2. Solutia tehnicä si principiul de functionare a convertorului transformatorului SST

2.1. Schema echivalentä a convertorului

Schema echivalentä a convertorului este prezentatä în fig. 1.

Convertorul de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent alternativ (a vedea fig. 1) include o sursa de curent alternativ 1 conectatä în serie cu N=16 sectii. Fiecare sectie confine câte douä brate, primul brat este format din doua filtre de armonici superioare 2 conectate în serie, iar al doilea brat este format din conexiunea în serie a douä chei electronice de curent alternativ 4 §i 5.

Fig.1. Schema echivalentä a convertorului de tip AC/AC.

Convertorul mai include un transformator de frecven^ä rnaltä 7 executat cu întrefier, care are o bobina primarä 3 formatä din N sectii, fiecare sectie N a bobinei primare 3 este conectatä cu punctul comun de conexiune a doua filtre de armonici superioare 2 §i a douä cheii electronice de curent alternativ 4 §i 5 . Transformatorul de frecvenjä maltä 7 mai confine o bobina secundarä 6 la care se conecteazä în serie o cheie electronicä de curent alternativ 8 §i un filtru de armonici superioare 9. În paralel cu filtrul de armonici superioare 9 este conectatä a doua sursä de alimentare 10. Cheile electronice

de curent alternativ 4, 5 §i 7 sunt formate din douä tranzistoare conectate în contrasens, iar fiecare tranzistor are circuit de §unt prin diodä.

2.2. Functionarea convertorului

La aplicarea tensiunii de curent alternativ 1 §i în prezenta impulsurilor de comandä 21, 22,23 §i 24 (a vedea fig.2 ) pentru cheile 4,5 §i 8 pot fi asigurate douä regimuri de lucru ale convertorului. Primul regim se asigurä prin reglarea duratei impulsului de comandä 23 §i 24 la cheia electronicä 5. Energia de la sursa de curent alternativ 1 în acest regim se acumuleazä în câmpul magnetic al transformatorului de frecventä 7 §i acest regim mai este numit „flyback". Regimul al doilea se asigurä prin reglarea duratei impulsului de comandä 21 §i 22 la cheia electronicä 4. În acest regim energia de la sursa de curent alternativ 1 se transferä direct în sarcina 10 §i acest regim mai este numit „forward".

Vom analiza lucrul convertorului de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent alternativ în prezenta semiundei pozitive a tensiunii sursei de curent alternativ 1 (a vedea fig.1 ). La trecerea sinusoidei de tensiune prin zero la tranzistorii de jos a cheilor electronice de curent alternativ 4,5 §i 8 se aplicä impulsurile de comanda 22 §i 24 (a vedea fig.2) ce deschid acesti tranzistori. În acest caz la procesul de transfer de energie de la sursa de curent alternativ 1 în sursa de curent alternativ 10 vor participa numai tranzistoarele de sus ale cheilor electronice de curent alternativ 4,5 §i 8.

Fie cä, tensiunea surselor de curent alternativ 1 §i 10 este pozitivä (a vedea fig.2, curbele 25 §i 28 ). În acest moment la tranzistorul de sus a cheii electronice de curent alternativ 5 se aplicä impulsul de comandä 32 (a vedea fig.3 pentru t0), care deschide acest tranzistor. Atunci se formeazä un circuit format din sursa de curent alternativ 1 - filtrul de armonici superioare 2 -bobina primarä 3 a transformatorului de frecventä rnaltä 7 - cheia electronicä de curent alternativ 5 - sursa de curent alternativ 1. Sub actiunea sursei de curent alternativ 1 în acest circuit apare un curent (a vedea fig.3, curba 35 ), care creçte §i transferä energia din sursa de curent alternativ 1 în câmpul magnetic al transformatorului de frecventä rnaltä 7.

Fig. 2. Diagrama impulsurilor de comanda a cheilor electronice si formarea tensiunii de iesire a convertorului

Procesul va decurge pânâ când se va stinge impulsul de comandä 32 (a vedea fig.3 pentru ti) aplicat la tranzistorul de sus al cheii electronice 5 §i închiderea acestei chei. Durata impulsului de comandä 32 se determina prin expresia

T32 = T ~т31,

în care T - perioada impulsurilor de frecven^ä înaltâ, a cärei valoare este determinatä de frecventa din diapazonul (10-100)kHz.

De raportul dintre duratei impulsurilor de comandä 31 §i 32 aplicate la cheile de curent alternativ 4 §i 5, depinde raportul dintre valorile tensiunilor surselor de curent alternativ 1 §i 10.

La abaterea valorii tensiunii 1 de la valoarea, de exemplu, nominalä 10 kV, modificând valoarea raportului duratei impulsurilor de comandä 31 si 32 ( fig. 3) conduce la stabilizarea valorii tensiunii de iesire 10 ( de exemplu egalä cu 220 V). Le realizarea acestei functii de stabilizare a tensiunii de iesire 10, lätimea impulsului de comandä 31 aplicat la cheia

electronicä 4 nu se modificä, iar functia stabilizarea se asigurä prin reglarea lätimii impulsului de comandä 32 aplicat la cheia electronicä 5.

La închiderea cheii electronice de curent alternativ se formeazä douä circuite. Primul circuit este format din bobina primarä 3 a transformatorului de frecven^ä înaM 7 - dioda de sus a cheii electronice de curent alternativ 4-sursa de curent alternativ 1- filtrul de armonici superioare 2 - bobina primarä 3 a transformatorului de frecven^ä înaM 7 §i al doilea circuit format din bobina secundarä 6 a transformatorului de frecvenjä înaM 7- dioda de sus a cheii electronice de curent alternativ 8-sursa de curent alternativ 10- bobina secundarä

6 a transformatorului de frecven^ä înaM 7. Primul circuit asigura limitarea tensiunii de comuta^ie a cheii electronice de curent alternativ la limita tensiunii de curent alternativ a sursei 1 (a vedea fig.2, curba 26 ), iar al doilea circuit asigurä transferul de energie acumulat în câmpul magnetic al transformatorului de frecvenjä înaM

7 la sursa de curent alternativ 10 (în cazul examinat sursa 10 este ca sarcinä). Când tranzistorul de sus al cheii electronice de curent alternativ 5 s-a închis, se aplicä impulsul de comandä 31 la tranzistorul de sus al cheii electronice de curent alternativ 4 §i 8, tranzistorii se deschid §i scurtcircuiteazä dioda de sus a cheii electronice de curent alternativ 4 §i 8 (a vedea fig.3 pentru t2). Aceasta nu influenjeazä asupra procesului de transfer de energie din câmpul magnetic al transformatorului de frecvenjä înaM 7 cätre sursa de curent alternativ 10. Când curentul în bobina primarä 3 a transformatorului de frecvenjä înaM 7 (a vedea fig.3, curba 35 pentru t3 ) î§i schimbä polaritatea, în acest moment se începe al doilea regim de funcionare al convertorului, regimul numit „forward". Din acest moment începe paralel cu procesul de transfer de energie acumulatä în câmpul magnetic al transformatorului de frecvenjä înaM 7 cätre sursa de curent alternativ 10, un nou transfer de energie, care are loc direct de la sursa de curent alternativ 1, prin circuitul format din sursa de curent alternativ 1 - cheia electronicä de curent alternativ 4 - bobina primarä 3 a transformatorului de frecvenjä înaM 7 - filtrul de armonici superioare 2 - sursa de curent alternativ 1 §i circuitul bobinei secundare 6 a transformatorului de frecvenjä înaM 7, cätre sursa de curent alternativ 10. Acest proces paralel are loc pâM când curentul în bobina primarä 3 a transformatorului de frecvenjä înaM

7 (a vedea fig.3, curba 35 pentru t4 ) î§i schimbä polaritatea. În urmätorul moment se stinge impulsul de comandä 31 aplicat la tranzistorul de sus al cheii electronice de curent alternativ 4 (a vedea fig.3 pentru ts ). Cum se vede (a vedea fig.3, curba 34 pentru t4 ts ) comutatia §i închiderea tranzistorului de sus al cheii electronice de curent alternativ 4 are loc la tensiunea egalä cu zero, ce mic§oreazä pierderile

de energie §i ca urmare conduce la majorarea randamentului convertorului. Din momentul to se aplicä un nou impuls de comandä 32 la cheia electronicä de curent alternativ 5 §i procesul de functionare al convertorului se repetä într-un nou ciclu de lucru pänä când valoarea instantanee a tensiunii sursei de curent alternativ 1 nu ce va micçora pänä la zero (a vedea fig.2, curba 25).

_____________i_____________

........1.............i.............J...... i i i 1 : : 1 n

-~-i- —h-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-L H— I i ——h

-1-h ! í 1

1 1 1___________— ! i i

1 ¡P—-— I. i. ¡............. i i i i i

h 11 ! ! ! 1 r 1 ! I ! i i

,i........1.............!.............lí 1 1 1 -! ¡U i ir; Il il

i i i i i : : i i

31

32

33

34

35

3G

37

t o

t^

Fig. 3. Diagrama proceselor de comutatie a cheilor electronice pentru regimul de comutare în zero

(regimul ZCS)

La trecerea sinusoidei de tensiune a sursei de curent alternativ 1 (a vedea fig. 1 ) de la semiunda pozitivä la simiunda negativä prin zero (a vedea fig.2, curba 25) la tranzistorii de jos a cheilor electronice de curent alternativ 4,5 §i 8 se sting impulsurile de comanda 22 §i 24 (a vedea fig.2) §i se aplicä impulsurile de comanda 21 §i 23 la tranzistorii de sus ale cheilor electronice de curent alternativ 4,5 §i 8, ce deschid aceçti tranzistori. În cazul semilundei negative la procesul de transfer a energiei de la sursa de curent alternativ 1 în sursa de curent alternativ 10 vor participa numai tranzistoarelor de jos ale cheilor electronice de curent alternativ 4,5 §i 8.

Procesul de comutatie a cheilor electronice este asemänätor cu comutatia lor în durata timpul semiundei pozitive.

3. Modelul matematic de simulare a

regimului de functionare a convertorului

AC/AC

In fig. 4 se prezintá modelul convertorului in mediul MILTISIM.

Simularea regimului de functionare s-a realizat cu scopul verificárii calitátii proceselor de comutatie a cheilor electronice in regimul de comutare in zero (ZCS) cu obtinerea curbei tensiunii de iesire si a curentului, inclusiv la abaterea tensiunii retelei de alimentare (10 kV). Prin aceste simulári se mai atinge si scopul de optimizare a realizárii constructive elementelor inductive ca rezultat al analizei parametrice a regimurilor de functionare ale invertorului.

Fig.4. Structura modelului matematic de simulare a convertorului in mediul MULTISIM

Fig.5. Curbele de tensiune si curent a transformatorului pentru diferite valori a capacitätii condensatorului de filtrare in circuitul secundar: Cf2=0.0pF(a), Cf2=1.0pF(b), Cf2=4.0pF(c)

ín fig.5 sunt prezentate curbele tensiunii de intrare Ui, tensiunii de iesire U2 , a curentului Ii intrare si curentului I2 ín sarcina rezistivá pentru cazul a diferitor valori a condensatorului de filtrare ale armonicilor superioare ín circuitul de iesire a transformatorului.

ín baza rezultatelor simulárilor se poate constata, cá calitatea energiei ín circuitul primarului transformatorului nu se afecteazá, deci distorsiunile curbelor atat de tensiune, cat si a curentului absorbit din reteaua de alimentare nu sunt vizibile. Armonicile superioare se vizualizeazá ín circuitul secundarului, dar aceste distorsiuni chiar ín lipsa filtrului de armonici superioare (fig.5a) nu au valori semnificative,

care sä depäseascä pe cele admise ín standardele de calitate a energiei electrice pentru consumatori. Dotarea transformatorului electronic cu un filtru al armonicilor superioare de tipul LC permite practic excluderea pätrunderii armonicilor superioare de tensiune si curent ín portiunea circuitului format de sarcinä fig. 5b, c).

4. Rezultate ale testärii mostrei de laborator al transformatorului SST

In baza solutiei propuse s-a confectionat o mostra de laborator a transformatorului electronic de tip SST, s-a elaborat soft-ul

sistemul de comandä utilizand ín acest scop microcontrolerul de tip AT90PWM312. Mostra a fost calculatä la parametrii: puterea aparentä S=20 kVA; curentul absorbit de SST din retea Ii.nom = 2A la tensiunea de 10 kV; tensiunea de iesire U2 = 220 V; curentul ín secundar I2.nom = 90 A ín regim de putere nominalä. Transformatorul are programat si regimul de limitare a curentului de SC la nivel de cca. 1,2

I2nom.

La testarea robustetii echipamentului bobuinele mfasurärii primare s-au conectat toate ín paralel. Aceasta s-a facut cu scopul de a face primele testäri la tensiunea nominalä a unei bobine a transformatorului ín conditii de laborator si cu scopul asigurärii cerintelor de securitate a muncii. Reiesind din conceptul ín baza cäruia se confectioneazä transformatorul electronic o astfel de tratare a metodologiei realizärii testärii nu afeacteazä esenta procesului de functionare a transformatorului electronic. Testärile s-au efectuat pentru cazul regimurilor de mers ín gol (MG) si de sarcinä activä.

Regimul de scurt circuit ín timpul testärilor nu s-a realizat ca uramare a limitärii puterii sursei disponibile de alimentare din reteau existentä ín laborator.

In fig. 6 sunt prezentate diagramele experimentale al regimurilor de comutatie a cheilor electronice (tranzistori SiC de tip C2M0160120 cu tensiunea 1200V). Sarcina activä s-a reglat discret ín diapazonul 0-20.0 kW.

Fig. 7a. Tensiunea si curentii cheilor electronice in regim de mers in gol

Fig. 7b. Tensiunea si curentii cheilor electronice in regim de sarcinä P=0,33 Pnom

Fig. 7c. Tensiunea si curentii cheilor electronice ín regim de sarcina P=1,0Pnom

Din diagramele prezentate in fig. 7a-7c se confirma faptul, cá comutatia cheilor are loc in regim de rezonantá a curentilor pentru tot diapazonul de variere a sarcinii active, a cárei valoare se schimbá de la 0 paná 20 kW.

Micsorarea costului de confeccionare a transformatorului SST se asigurá prin excluderea a mai multora elemente functionale in comparare cu soluble utilizate in prezent pentru confectionarea acestor transformatoare. In convertorul propus se folose§te un singur transformator de frecvenCá inaltá cu o realizarea constructivá simplificatá cu douá infá§urári. Folosirea unui transformator numai cu douá infá§urári conduce mic§orarea masei de material conductor §i a masei materialelor feromagnetice, ce la fine contribuie la mic§orarea costului de confeccionare al convertorului.

Majorarea randamentului convertorului transformatorului SST este o urmare a mic§orárii numárului elementelor semiconductoare pasive, numárului elementelor inductive, deoarece in

schema functionalä propusä nu se foloseçte nici o bobinä de inductanjä pentru limitarea valorilor curenjilor de comutatie, folosirea unui transformator de frecventä numai cu douä mfä§uräri. Urmare a acestor solutii utilizate la confectionarea transformatorului SST se asigurä diminuarea pierderilor totale de energie în convertor si majorarea valorii randamentului atât a convertorului, cât si a transformatorului SST.

Concluzii

1. Inovatia solutiei propuse de realizare a transformatorului de tip SST constä în reducerea numärului de faze a procesului de transformare a parametrilor energiei în echipamentele AC/AC, simplificarea topologiei schemei functionale ale transformatorului si asigurarea conectärii la reteaua electricä centralizatä în lipsa conductorului neutru.

2. Rezultatele testärilor experimentale ale mostrei de laborator au confirmat functionalitatea schemei propuse si posibilitatea realizärii modului de comutare a cheilor electronice la trecerea curentului prin zero (regimul ZCS) cu micsorarea pierderilor de energie în ciclul de functionare al invertorului.

3. Transformatorul SST este un echipament cu semne de inteligentä, ce contribuie a regimului de mcärcare si asigurarea calitätii energiei atât pentru circuitele consumatorului, cât si pentru cele de alimentare.

Bibliografie (References)

[1] România este "liderul" UE la pierderi de energie electricä în retele, duble fatä de media comunitarä [Romania is the EU's "leader" in the loss of electricity in networks, double the EU average]. Available at: https://www.profit.ro/ povesti-cu-profit/energie/. (accessed 22.12.2017).

[2] Raport privind activitatea Agenfiei Nationale pentru Reglementare în Energeticä în anul 2016 [Report on the activity of the National Agency for Energy Regulation in 2016.]. Available at:

http://www.anre.md/files/raport/ (accessed 22.12.2017).

[3] HOTÂRÎRE Nr. 152 din 17.07.2015 privind tarifele pentru serviciul de transport al energiei electrice [JUDGMENT No. 152 of 17.07.2015 on tariffs for the electric transport service]. Available at: http://lex.justice.md/md/360109/ (accessed 22.12.2017).

[4] http://cursdeguvernare.ro/pierderi- -. Publicat la data de 19.4.2016. (accessed 22.12.2017)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

[5] Mâsuri de diminuare a pierderilor de energie în retelele electrice [Measures to reduce energy losses in electrical networks]. http://yurii.ru/ref/ref-37773 .htm accesat 20.12.2017.

[6] Balan Gheorghe, Pencioiu Paul, Golovanov Nicolae. Probleme actuale privind calitatea energiei electrice în sistemele electroenergetice. Conferinfa Internafionalâ „EM2012. Aspecte regionale de dezvoltare", 4-6 octombrie 2012, Chi§inâu [Current issues regarding the quality of electricity in power systems. International Conference "EM 2012. Regional Development Issues ", 4-6 October 2012, Chisinau.]. Ed. Il-a. Ch.: TA§M, 2012. - p.236-242. ISBN 9789975-62-324-7.

[7] Rothmund D., Ortiz G., Guillod T., Kolar J. W. 10kV SiC Based Isolated DC-DC Converter for Medium-Voltage-Connected SSTs, Proceedings of the 30th Applied Power Electr. Conf.e and Exposition (APEC 2015), Charlotte, NC, USA, March 15-19, 2015.

[8] Kolar J.W., Ortiz G. Solid-State Transformers,, Plenary Session Presentation at the IEEE International Power Electronics and Applications Conference and Exhibition (PEAC 2014), Shanghai, Nov. 5-8, 2014.

[9] Brevet de inventie US 6067243[U.S. Patent 6067243].

[10] Berzan, V.P.; Ermurachi, Iu.V. Single Phase Inverter with Hybrid Topology and Efficient Switching Principles. Proceedings- 2017 International Conference on Modern Power Systems (MPS 2017), Cluj-Napoca, Romania 6-9 June 2017, IEEE Catalog Number: CFP17MPR-POD, ISBN 978-1-5090-6565-3 (Papers 007, SCOPUS). DOI:10.1109/MPS.2017.7974370; /

Despre autor.

Ermurachi Iurie - cercetator ¡¡tiintific al Institutului de Energetica al AM. Domeniile de interes ¡jtiintific: eficienta echipamentelor electrotehnice ¡ji energetice (elaborarea ¡ji implementare), sporirea eficientei utilizarii energiei electrice, elaborarea convertoarelor de energie electrica. Autor ¡i co-autor a 48 de publicatii ¡tiintifice, a 22 brevete de inventie, ale mostrlere de echipamente cu indici sporiti de eficienta energetica. E-mail: ermurachi.iurie@ie.asm.md

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.