Modelado Electro-Térmico y Análisis Térmico de Convertidores de Condensadores Síncronos de Alta Inercia
Autores: Ouyang, Jinxin; Lin, Yaowei; Ye, Zhiqi; Diao, Yanbo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelado Electro-Térmico y Análisis Térmico de Convertidores de Condensadores Síncronos de Alta Inercia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Almacenamiento de energía
Condensador sincrónico
Modelado electro-térmico
Convertidor
Parámetros térmicos
Soporte de potencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
El condensador sincrónico de almacenamiento de energía de alta inercia (HI-ES-SC) se opera a través de mecanismos de velocidad variable excitados por rotor para proporcionar soporte de energía a la red. Los dispositivos de potencia están expuestos a tensiones electro-térmicas alternas, con implicaciones significativas para la fiabilidad del sistema. Por lo tanto, se desarrolla un enfoque de modelado electro-térmico para el convertidor de HI-ES-SC durante la operación de soporte de energía. La dinámica de conmutación y los estados de conducción se incorporan en el modelo. Se establece un marco teórico para analizar los mecanismos de pérdida y la evolución de la temperatura en la unión. Se construye un modelo electro-térmico acoplado, teniendo en cuenta los parámetros de la red térmica dependientes de la temperatura. Se propone una solución numérica para permitir la co-simulación de sistemas condensador-convertidor. Los resultados de la simulación indican que el error en la estimación de los parámetros térmicos se mantiene por debajo del 10%. Los hallazgos clave se resumen de la siguiente manera: bajo soporte de potencia activa, se observa que la temperatura máxima en la unión alcanza los 81.69 grados C durante el cruce de velocidad sincrónica, acompañado de una notable acumulación térmica de baja frecuencia. La correlación operativa-térmica derivada proporciona una guía crítica para el diseño térmico óptimo y la selección de dispositivos.
Descripción
El condensador sincrónico de almacenamiento de energía de alta inercia (HI-ES-SC) se opera a través de mecanismos de velocidad variable excitados por rotor para proporcionar soporte de energía a la red. Los dispositivos de potencia están expuestos a tensiones electro-térmicas alternas, con implicaciones significativas para la fiabilidad del sistema. Por lo tanto, se desarrolla un enfoque de modelado electro-térmico para el convertidor de HI-ES-SC durante la operación de soporte de energía. La dinámica de conmutación y los estados de conducción se incorporan en el modelo. Se establece un marco teórico para analizar los mecanismos de pérdida y la evolución de la temperatura en la unión. Se construye un modelo electro-térmico acoplado, teniendo en cuenta los parámetros de la red térmica dependientes de la temperatura. Se propone una solución numérica para permitir la co-simulación de sistemas condensador-convertidor. Los resultados de la simulación indican que el error en la estimación de los parámetros térmicos se mantiene por debajo del 10%. Los hallazgos clave se resumen de la siguiente manera: bajo soporte de potencia activa, se observa que la temperatura máxima en la unión alcanza los 81.69 grados C durante el cruce de velocidad sincrónica, acompañado de una notable acumulación térmica de baja frecuencia. La correlación operativa-térmica derivada proporciona una guía crítica para el diseño térmico óptimo y la selección de dispositivos.