مدل‌سازي يك‌پارچه ترانسفورماتور حالت جامد دوطرفه: طبقه‌هاي يكسوساز، مبدل DC به DC و اينورتر

يكي از تجهيزات جديد و در حال رشد و توسعه در شبكه‌هاي قدرت مدرن، ترانسفورماتور حالت جامد يا ترانسفورماتور الكترونيك قدرت مي‌باشد. اين نوع از ترانسفورماتورها مبتني بر كليدهاي نيمه‌هادي قدرت و ترانس فركانس بالا مي‌باشند و نسبت به ترانسفورماتورهاي سنتي داراي قابليت‌هاي متعددي از قبيل قابليت كار با دامنه و فركانس متغير ولتاژ ورودي، تنظيم اتوماتيك ولتاژ خروجي و اصلاح ضريب توان ورودي هستند. ترانسفورماتور مورد بررسي، قابليت انتقال توان دوطرفه داشته و داراي سه طبقه يكسوساز، مياني و اينورتر مي‌باشد. اين ترانسفورماتور داراي تعداد زيادي كليد نيمه‌هادي بوده و مدل‌سازي، تحليل، طراحي و شبيه‌سازي آن دشوار و پيچيده است. در اين گونه موارد، استفاده از تئوري متوسط‌گيري، راه حلي مناسب به نظر مي‌رسد. در اين مقاله، تئوري متوسط‌گيري بر روي ترانسفورماتور حالت جامد اعمال شده و مدل‌سازي آن با روشي ساده و قدرتمند با قابليت بررسي حالت‌هاي گذرا و دائمي، صورت گرفته است. مدل‌سازي پيشنهادي شامل معادلات ديفرانسيل و مدار معادل مداري بوده و مدل يك‌پارچه ترانسفورماتور با قابليت بررسي برهم‌كنش بين طبقات را به عنوان جزيي از سيستم قدرت ارائه مي‌دهد. مدل‌هاي حاصل در شبيه‌سازي‌ شبكه‌هاي هوشمند، ريزشبكه‌هاي DC و اتصال منابع توليد پراكنده به شبكه و همچنين تحليل و طراحي رفتار ترانسفورماتور حالت جامد در حوزه‌هايي چون انرژي‌هاي نو و حمل و نقل برقي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در كنار مدل‌سازي ارائه‌شده، ساختار كنترل حلقه بسته براي هر سه طبقه پياده‌سازي گرديده است. شبيه‌سازي ترانسفورماتور از طريق پياده‌سازي معادلات ديفرانسيل در محيط SIMULINK نرم‌افزار MATLAB صورت پذيرفته و تأييدكننده مدل پيشنهادي مي‌باشد.