DSIM用户案例（固体变压器SST）

关于TROY BEECHNER                                                                                                               

特洛伊·比奇纳是电力电子和电力系统领域的专家。在获得佛罗里达大学电气工程学士和硕士学位后，他迅速投身于行业，但很快决定在伦斯勒理工学院完成电力工程博士学位。在博士项目期间和之后，他参与了各种工程职务。自2019年起，他担任RCT Systems电力系统部门的工程副总裁，负责WBG转换器的设计、能源杂志以及未来中压转换器架构的先进军事电源转换系统的开发。在这个职务上，他成为创新仿真引擎DSIM的最早采用者之一。

正文                                                                                                                                        

简介：电力变压器作为电压变换和电气隔离的基础设备，是电力系统中网络连接的核心，在输配电领域均有应用。目前系统中采用较多的是铁芯油浸式变压器，虽经过导磁材料和铁芯结构等一系列改进后，效率和可靠性得到很大提高，但用户需求越来越大，供电可靠性和电能质量标准也随之提高，此时传统铁芯式变压器的缺陷和不足突显:体积和重量大，电压等级和功率容量提升增加变压器的空载损耗，一次侧电压幅值变动会影响二次侧输出电压，负荷变化带来二次侧输出电压不稳定，铁芯饱和时产生的谐波造成励磁涌流，一次侧和二次侧的谐波侵入诱发新的故障等。需进行电压变换和调整，同时对功率流动进行灵活控制，兼备故障诊断和隔离。传统变压器的局限性显然不能满足上述要求 为实现改善系统电能质量的目标，同时为新能源并网提供智能化接口，一种新型变压器应运而生，即为固态变压器(Solid State Transformer, SST)。随着大功率电力电子器件制作工艺和性能的提高，涌现了许多基于电力电子的电能质量调节装置，如DVR(Dynamic Voltage Regulator), APFC(Active Power Factor Correction),UPFC(LJnified Power Flow Controller)等。固态变压器在高频变压器的基础上融合了电力电子变换技术，亦称电子电力变压器(Electronic Power Transformer, EPT)或电力电子变压器((Power Electronic Transformer, PET);它能整合上述电能质量调节器的功能。又因其控制的灵活性和易于拓展的特点，又称智能通用变压器(Intelligent Universal Transformer, IUT)。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。（转自百度百科）

Troy Beechner是电力电子和电力系统领域的专家。在佛罗里达大学获得电气工程学士和硕士学位后，他直接投身于他的第一段从业经历，但他也很快决定继续在伦斯勒理工学院攻读电气工程博士学位。在博士期间和获得博士学位之后，他相继担任了多种工程职务。2019 年以来，他担任美国 RCT Systems 公司电力系统部工程副总裁，负责先进电源变换器系统的开发，主要研究宽禁带器件变换器设计、能源系统和新一代中压变换器架构。在此工作期间，他成为DSIM的首批使用者之一。

“RCT Systems正在开发一种兆瓦级的固态变压器(SST)，由24个独立的电力电子变换器组成，同时采用了非隔离和隔离拓扑，需要超过240个独立开关元件。此外，分布式控制体系结构比较复杂，需要不同变换器之间进行精确的配合。由于所需开关元件的数量庞大，这种类型的变换器系统给常用的电力电子仿真工具带来了困难，仿真耗时对于电力电子设计来说难以接受。”

“RCT Systems is developing a MW-scale Solid State Transformer (SST) that is comprised of 24 individual power electronic converters, utilizing both non-isolated and isolated topologies,which requires more than 240 individual switching elements. Additionally, the distributed control architecture is complex, requiring precise timing across operating converters. This type of converter system poses difficulties for standard power electronic converter simulation packages, given the sheer quantity of required switching elements. The resulting simulation times are simply much too long for an efficient design process.”

“在仿真复杂的功率变换器拓扑和控制时，DSIM在缩短仿真时间方面展现出显著的优势。使用其他仿真工具通常需要数小时才能完成的工作，使用DSIM只需几分钟就可以完成。这使得RCT设计工程师可以更有效地进行单个变换器设计迭代，并能够探索更广阔的设计空间；如果没有DSIM，这样的设计流程将非常耗时。”

“DSIM offers significant advantages when simulating complex power converter topologies and controls in terms of reduced simulation times. What would typically take hours with a standard simulation package can be simulated in minutes with DSIM. This allows RCT design engineers to be much more efficient with individual converter design changes and allows for a much wider range of design space exploration that would otherwise be much too time-consuming.”

“DSIM还显著降低了复杂系统的设计成本，使RCT公司在开发新的复杂电源系统时具有市场优势。”

“DSIM has also allowed for reduced NRE costs associated with the complex system design tasks and gives RCT an advantage when developing new complex systems.”（转自DSIM主页）