The development of a IGBT-based tap changer
Date
2010-03
Authors
Fourie, Reinhart
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : University of Stellenbosch
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: Voltage regulation on distribution networks has so far been done by means of
mechanical tap changers. However, these tap changers are plagued by high
maintenance costs due to the arcing caused while switching, which degrades
both the contacts and transformer oil. The major advances made during the
last decade with regard to semiconductor technology have led to the development
of high power IGBTs. These high power IGBTs are capable of conducting
currents up to 1 000 A, while the voltage over the IGBT reaches well over 3
000 V. Using these high power IGBTs to design and build a solid-state tap
changer allows the tap changer to regulate the output voltage with higher accuracy
and speed. The supporting hardware is also discussed, while the design
is verified by the use of simulations and practical measurements conducted on
a scale-model of the IGBT-based solid-state tap changer.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Spannings regulasie op distribusie netwerke word hedendaags verrig deur meganiese tap geskalde spanning reguleerders. Maar hierdie tap skakelaars word konstant beïnvloed deur oorvonking wat plaasvind tussen die kontakte wat hierdie kontakte beskadig en die transformator olie degradeer. Die laaste dekade het groot vordering getoon in halfgeleier navorsing wat gelei het tot die ontwikkeling van hoë drywing halfgeleiers. Die halfgeleiers of IGBTs kan strome so groot soos 1 000 A gelei terwyl die spanning oor die halfgeleier 3 000 V kan oorskry. Die gebruik van die hoë drywing halfgeleiers maak die pad oop vir die ontwerp en bou van ’n tap geskakelde reguleerder wat die uitree spanning akurater en vinniger kan reguleer. Die aanvullende hardeware is ook bespreek en die ontwerp is geverifieër deur middel van simulasies en deur praktiese metings wat geneem is op ’n skaal model van die hoogspanning spannings reguleerder.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Spannings regulasie op distribusie netwerke word hedendaags verrig deur meganiese tap geskalde spanning reguleerders. Maar hierdie tap skakelaars word konstant beïnvloed deur oorvonking wat plaasvind tussen die kontakte wat hierdie kontakte beskadig en die transformator olie degradeer. Die laaste dekade het groot vordering getoon in halfgeleier navorsing wat gelei het tot die ontwikkeling van hoë drywing halfgeleiers. Die halfgeleiers of IGBTs kan strome so groot soos 1 000 A gelei terwyl die spanning oor die halfgeleier 3 000 V kan oorskry. Die gebruik van die hoë drywing halfgeleiers maak die pad oop vir die ontwerp en bou van ’n tap geskakelde reguleerder wat die uitree spanning akurater en vinniger kan reguleer. Die aanvullende hardeware is ook bespreek en die ontwerp is geverifieër deur middel van simulasies en deur praktiese metings wat geneem is op ’n skaal model van die hoogspanning spannings reguleerder.
Description
Thesis (MScEng (Electrical and Electronic Engineering))--University of Stellenbosch, 2010.
Keywords
Tap changer, Medium voltage, Dissertations -- Electrical engineering, Theses -- Electrical engineering, Voltage regulators, Insulated gate bipolar transistors