Engenharia de transformadores elevadores para usinas utilitárias solares PV, eólicas e BESS

Topologias Dual-LV de enrolamento dividido, harmônicos de portadora PWM do inversor, dimensionamento do fator K (IEEE C57.110), mitigação de injeção de polariza

1. Desafios operacionais em transformadores acoplados a inversores

Transformadores elevadores que fazem interface com inversores solares, turbinas eólicas e conversores BESS operam sob distorção harmônica PWM contínua e ciclos térmicos.

2. Arquitetura técnica Dual-LV (enrolamento dividido)

RecursoConfiguração de LV duplo (Dy11y11)Unidade padrão de LV único
Entradas do inversor2 Inversores Independentes (2 × 1500 kVA)Entrada de inversor único
Desacoplamento BT-BTAlta Impedância (ZLV1-LV2 ≥ 1.8 × ZHV-LV)Risco direto de conversa cruzada
Escudo EletrostáticoFolha de cobre entre AT e cada enrolamento de BTBarreira de isolamento padrão

3. Cálculo do fator K harmônico (IEEE C57.110)

As perdas parasitas do enrolamento do transformador sob correntes de carga não senoidais do inversor são calculadas através do Fator K:

K = ∑h=1h_{max} Ih2 · h2

Definições de parâmetros:

  • h: Ordem harmônica (h = 3, 5, 7, 9, 11, …).
  • Ih: Corrente harmônica normalizada como uma fração da corrente fundamental (Ih = ih / I1).

Os transformadores solares PV e BESS devem especificar K ≥ 4 a K ≥ 9 com condutores de enrolamento CTC transpostos.

4. Injeção de polarização DC e mitigação de saturação do núcleo

Para evitar a saturação de meio ciclo devido aos deslocamentos CC do inversor, a densidade de fluxo do projeto do núcleo é reduzida em 5% - 8% (Bop ≤ 1.55 T).

*Referência: IEC 60076-16:2018; IEEE Padrão C57.110-2018.*