固态变压器的设计

b . Dheeraj Reddy¹,Sarat Kumar Sahoo博士²

UG的学生(EEE),学校的电气工程维特大学Vellore Tamilnadu,印度
学院副教授,电气工程维特大学Vellore Tamilnadu,印度

文摘

变压器的设计,以减少重量和成本基于三个假设:与正弦波电源,频率是固定的,电压不超过规定的最大限度。挑剔的方法在设计变压器基于这些假设不是继承,又需要适当考虑如果假设修改。鉴于这是开始,一个有效的和具有成本效益的设计必须解决。为了减少温室气体的排放和取代煤炭或石油等有限的能源,可再生能源的数量不断增长。所有这些点导致有一个最好的解决方案是固态变压器的进化的原因。介绍了建筑的细节100 VA, 100赫兹和200 VA, 50赫兹变压器并比较结果要求最好的设计。

关键字

固态变压器(SST)、电力电子设备、海温拓扑中,智能电网。

I.INTRODUCTION

传统的“庞然大物”变压器、高效和可靠,受特定的缺点:对谐波敏感,没有功率因数的改善,可怜的性能在直流偏置负载平衡,负载电压降,没有从系统中断和过载保护。一个变压器配备电力电子设备可以响应控制信号和消除问题与传统变压器如前所述。固态变压器努力取代传统的50 Hz通过高频变压器隔离AC / AC固态转换技术。风场,由于电力电子电路,可以在任何频率操作。由于高频调制;太平洋可以更小的体积和重量比传统50 Hz变压器磁芯的并且允许更高的利用率。传统固态物理轮廓变形金刚拥有低于50 Hz变压器并提供的功率流主动控制。然而,他们并不是简单的传统50 Hz变形金刚,因为电力电子转换器的存在。但这是由提供的辅助服务等电力电子设备允许双向功率流,积极改变特征,如电压和频率的水平,改善电能质量(无功功率补偿和谐波滤波),提供电能的高效路由基于公用事业供应商和最终用户之间的通信和网络中其他变形金刚。

本文提出评估可用的文学传统变压器设计和各种模型的太平洋和选择最好的一个最佳效率。然后采用合适的方法设计一个有效的变压器。

有两种方法可以采用设计新的变压器。让基地100 VA, 50赫兹的变压器都可以使用的方法。

1)上述基础变压器可在100赫兹,增加电力传输能力200 VA(即。几乎翻)和频率的增加而核心尺寸和重量保持不变。2)一个新的设计过程可以在100赫兹频率固定,与基地50赫兹的频率和功率容量100 VA。这个新变压器设计的尺寸和重量会减少变压器和基地。

案例1地位高于其他,因为在这种情况下,变压器原基地,最初在50 Hz,工作本身可以在100赫兹对发电容量的两倍,而不是设计一个新的变压器,节省时间和金钱。只有采取预防措施是变压器,因为由于高频磁致伸缩,将振动和产生嗡嗡声可以否定通过收紧核心螺栓。另外,不断增长的电力需求渴望变压器并行操作;所以一个新的变压器安装每次电力需求加剧。案例1变压器,如前所述,可以补偿电力需求不买一个新的变压器。

这三个阶段相对于其他两个拓扑提供了一些优势,如[1];减少尺寸由于高频变压器,功率因数的改善是可能的,多级转换器拓扑结构可以应用于高电压水平(例如,11和22 kV)。它是现在最流行的三个阶段拓扑和电力电子电路的各种潜力,比如减少开关拓扑中,正在研究和开发更好的熟练程度。

三世。相关损失

对于一个给定的电压和匝数,增加频率允许减少横截面积的核心没有引入核心饱和度。运行一个电子系统的优势在100赫兹到400赫兹而不是50 Hz电源是更小、更轻。但是这个重量减轻是以电力电子器件的成本。当我们知道铁损失包含两个组件;磁滞和涡流组件[2]。

增加铜损失由于集肤效应并不重要到一定程度。

根据可用的文学;导线直径看到阻力上升10%(毫米)

d = 200 /√f = 28毫米50 Hz = 20毫米100赫兹和= 10毫米400 Hz。

众所周知,皮肤效果更重要,当频率高于400赫兹(这是飞机使用400 Hz供应)的原因,而我们的研究只是局限于100 Hz。因此总损失几乎是恒定频率的两倍。互连设备将使完全控制大小和方向的真实和无功功率流和可以取代陈旧的失控,大量的和沉重,线频率变形金刚。

四、变压器的设计

基于该标准的公式[3]-[5]和实际问题,生成excel电子表格。这应该加快设计变压器的过程轻松几个其他评级和准确性。

a . 100 VA的设计,440/220 V变压器测试了电子表格,结果发现是类似于计算值按标准教科书的显著误差1% VA评级和效率。发达的excel电子表格显示(怎么)

b .估计额定输出功率的两倍的频率相同的核心:

数据已被美联储发达的电子表格,发现计算值的产量翻了一番,康科德(table.2)。

c . 200 VA的设计,50赫兹(table.3):

d .的比较不同的设计:表4所示。

e .结果:尽管频率增加,核心已前面提到的损失减少。变压器的空载电流测量(硬件),结果证实了上述声明。使用440 v的供应来源,50赫兹以下电流测量:

f .绕组安排:图1显示了绕组排列100 VA, 50赫兹变压器。

图2显示了绕组排列200 VA, 50赫兹

诉的结论

从比较表,案例3变压器提供略低效率和适度的磁心损耗。然而,情况2变压器提出最低电压降,更好的效率和单位价格。不要忘记,补充优点使用电力电子电路的SST的范例。此外,减少空载或核心损失具体化的优越品质SST。考虑各种参数参与设计和实际考虑考虑;第二种情况即100 VA、100 Hz变压器拥有一个变压器,是很适合的属性在未来智能电网。

确认

作者要感谢电气工程学院(选择),维特大学,Vellore,泰米尔纳德邦持续指导和鼓励开展这项工作。

引用

许她;亚历克斯问:黄;罗兰多米”,对固态变压器技术和他们的应用程序在配电系统中“IEEE 2168 - 6777 - 2013。
Indrajit Dasgupta变形金刚“设计”,麦格劳希尔教育(印度)私人有限,新德里,印度。
Sawhney A.K.,“Electrical Machine Design”, DhanpatRai publishers, India.
M.G.说,“交流电的性能和设计机器”,哥伦比亚广播公司(CBS)出版商和经销商,德里。
莫莱森Rai,电机设计的“原则”,Satyaprakashan出版商,新德里。