Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Wielopoziomowe układy energoelektroniczne dla energetyki

Wielopoziomowe układy energoelektroniczne dla energetyki
Wielopoziomowe układy energoelektroniczne dla energetyki

W artykule przedstawiono topologie układów przekształtnikowych najczęściej stosowanych w światowej elektroenergetyce. Szczególny nacisk położono na wielopoziomowe przekształtniki napięcia i przekształtniki modułowe dające możliwość generacji napięcia wyjściowego o niskiej zawartości wyższych harmonicznych przy niewielkich nakładach na budowę filtrów oraz zapewniających łatwą redundancję układu. Pokazano przykład zastosowania takich układów jako zasilania sieci elektroenergetycznej platformy wiertniczej.

elementy energoelektroniczne

Elementy półprzewodnikowe w układach energoelektronicznych pracują – poza specjalnymi zastosowaniami – jako łączniki. Powinny one zatem cechować sięnastępującymi właściwościami:

  • wysokim napięciem odcięcia przy niewielkim prądzie odcięcia (w stanie blokowania),
  • wysokim prądem przewodzenia przy jednoczesnym małym spadku napięcia na elemencie przewodzącym (małymi stratami wydzielającymi się na elemencie podczas przewodzenia),
  • procesem przełączania elementu powodującym małe straty przełączeniowe, pozwalającym na wysokie częstotliwości przełączania oraz wymagającym możliwie prostych układów pomocniczych,
  • możliwością łatwego równoległego łączenia elementów przy wysokim napięciu znamionowym pracy [12].

Zobacz także: Jakość energii elektrycznej – wybrane zagadnienia identyfikacji parametrów

Do najczęściej stosowanych obecnie w układach energoelektronicznych elementów półprzewodnikowych należą: diody i tyrystory mocy, tyrystory GTO (Gate Turn-Off Thyristor), IGCT ( Integrated Gate-Commutated Thyristor) i tranzystory IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor).

Chociaż napięcia blokowania dla tych elementów sięgają 10 kV i mogą przez nie przepływać prądy ok. 5 kA, aby uzyskać żądany poziom napięcia pracy układu, zastosowanie pojedynczego łącznika może okazać się niewystarczające. Aby uniknąć bezpośredniego połączenia szeregowego większej liczby zaworów, które przy nawet minimalnie niejednoczesnej zmianie stanu pracy mogą powodować nadmierne obciążenia przełączających później elementów, stosuje się układy wielopoziomowe i modułowe. Dodatkowo układy wielopoziomowe pozwalają uzyskać bardziej zbliżony do sinusoidalnego kształt krzywej napięcia wyjściowego.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


Dzięki postępowi w technologii wytwarzania elementów półprzewodnikowych istnieje możliwość wykonania przekształtników o mocach rzędu setek megawatów i częstotliwości taktowania ponad 1,5 kHz [16].

zastosowanie układów energoelektronicznych w energetyce

Urządzenia energoelektroniczne dużych mocy znajdują coraz więcej zastosowań w przesyle, dystrybucji i rozdziale energii elektrycznej. Przy zasilaniu w energię elektryczną przekształtniki znajdują zastosowanie m.in. jako:

  • urządzenia zasilające sieci wydzielone prądu stałego i przemiennego, np. zasilanie energią elektryczną platform wiertniczych, statków, samolotów, itp.,
  • zasilanie sieci przemysłowych stanowiących wydzieloną część systemu,
  • układy przyłączające do systemu energetycznego źródła o zmiennych parametrach elektrycznych (np. elektrownie wiatrowe i inne źródła energii odnawialnej), 
  • sprzęgła pomiędzy sieciami (systemami elektroenergetycznymi) o różnej częstotliwości lub przesunięciu fazowym między napięciami,
  • sprzęgła pomiędzy sieciami zmiennoprądowymi a sieciami napięcia stałego, np. kablami podmorskimi,
  • zasilanie napędów elektrycznych,
  • kompensatory mocy biernej.

Zobacz także: Prefabrykowane stacje transformatorowe SN/nn - wymagania normatywne

przekształtniki bezpośrednie i przekształtniki prądu

Opis topologii układów przekształtnikowych, które doczekały się szerszego zastosowania, wraz z ich funkcjonalnością można znaleźć w wielu pozycjach literatury krajowej i zagranicznej, np. w [13, 14, 15, 17]. Szeroką grupę stanowią przekształtniki bezpośrednie, np. napięcia trójfazowego na napięcie trójfazowe. Typową topologię przekształtnika bezpośredniego wraz z transformatorem przedstawiono na rysunku 1. Przykładem tej grupy przekształtników może być przekształtnik macierzowy, w którym istnieje możliwość bezpośredniego połączenia (i odłączenia) w dowolnym czasie każdego z wejściowych napięć trójfazowych jako napięcia wyjściowego dowolnej fazy [1, 4].

Zobacz także: Wielopoziomowe układy energoelektroniczne dla energetyki

Przekształtniki prądu jak do tej pory znalazły znikome zastosowanie przy zasilaniu silników trójfazowych, w wysokoczęstotliwościowej technice grzewczej i do kompensacji mocy biernej. Przekształtniki prądu mające prąd jako wielkość stałą obwodu pośredniczącego mogą być stosowane jako źródło zasilania dla sieci wtedy, gdy odbiornik umożliwia regulację prądu. Przykładowy układ znajdujący zastosowanie w praktyce przedstawiono na rysunku 2.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 9/2011

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Weź udział w konkursie, zdobywaj wiedzę i atrakcyjne nagrody! »

Kable i przewody - pobierz bezpłatny Ebook »

Konkurs dla elektryków Ebook
Jesteś specjalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Weź udział w pierszej edycji Ligi Specjalistów i poczuj emocje związane z rywalizacją w konkursie! Zaglądaj na stronę ligaspecjalistow.pl i odpowiadaj na pytania ze swojej branży.  
zobacz konkurs »
Przedstawiamy nowy poradnik „Kable i przewody”! Znajdziecie w nim m.in. metody ochrony kabli przed pożarem, jak prowadzić i oznaczać trasy kablowe (...) czytam dalej »


Akumulatory do każdego typu pojazdu »

Rozwój odnawialnych źródeł energii w Polsce »

Akumulatory do każdego typu pojazdu Magazyny energi w polsce
Niezależnie od tego czy jeździsz samochodem osobowym, SUV-em, terenówką czy autem dostawczym, znajdziesz(...) czytam dalej » Aparatura łączeniową i sterownicza dla automatyki przemysłowej, techniki medycznej oraz automatyki budynków(...) czytam dalej »

Jak zdalnie monitorować pracę silnika?

UPS zasilacze Jak przekształcić silni elektryczny w inteligentne, połączone bezprzewodowo urządzenia. Czujnik montowany jest na kadłubie silnika indukcyjnego niskiego napięcia bez potrzeby okablowania czy wprowadzania zmian mechanicznych (...) czytam dalej »


Switche niezarządzalne - które wybrać?

Systemy fotowoltaiczne. Jak zwiększyć efektywność energetyczną?

Switche niezarządzalne Rola miedzi w energetyce słonecznej
Switche niezarządzalne są to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Sektor energii słonecznej umacnia się coraz bardziej. Według Solar Power Europe, w roku 2017 została zainstalowana globalnie większa moc energii fotowoltaicznej niż (...) czytam dalej »

Stacje ładowania elektryków przed własnym domem »

Co się stało z tymi kablami?

miejska stacja ładowania Co sie stało z kablami
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym (...) czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
12/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 12/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Aspekty techniczne i ekonomiczne kompensacji mocy biernej w obiektach użyteczności publicznej
  • - Optymalizacja elektroenergetycznych sieci SN
Zobacz szczegóły

Do końca stycznia trwa konkurs na zakup autobusów elektrycznych

Do końca stycznia trwa nabór wniosków w konkursie dla miast na rozwój transportu publicznego. Do rozdysponowania jest 300 mln zł z Programu Infrastruktura i Środowisko. Za te pieniądze...

Torba i walizka na narzędzia Knipex 1

Każdy posiadacz dużej liczby narzędzi zdaje sobie z tego sprawę, że utrzymanie ich w porządku ułatwia i przyspiesza pracę. Dlatego torby czy też walizki na narzędzia są świetnym...
Przetestuj nową złączkę WAGO TOPJOB® S z dźwignią

Przetestuj nową złączkę WAGO TOPJOB® S z dźwignią

Unosisz dźwignię, wsuwasz przewód, opuszczasz dźwignię i gotowe. Podobnego rozwiązania jeszcze nigdy nie zastosowano w złączkach listwowych.
ZPAS ZPAS
ZPAS z siedzibą w Przygórzu to lider produkcji szaf i obudów teleinformatycznych, energetycznych i automatyki oraz kompleksowych rozwiązań...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl