العاكس الكهربائي ثلاثي الأطوار لتشغيل الشبكة المنفصلة

أهمية العاكس الكهربائي ثلاثي الأطوار لتشغيل الشبكة المنفصلة

أدى التطور التكنولوجي إلى تغيير تدريجي في الطريقة التي تطورت بها المجتمعات الحديثة، مما تسبب في زيادة كبيرة في الطلب على الطاقة لكل فرد سنوياً، وفي هذا السياق وحتى سنوات قليلة مضت، كما أثبتت الأشكال التقليدية لتوليد الطاقة المرتبطة باستهلاك الوقود الأحفوري أنها حل لهذا التغيير، وذلك على الرغم من أن هذه الزيادة واستراتيجية توليد الطاقة.

لذلك قد حسنت رفاهية المجتمعات الاستهلاكية المختلفة؛ فمن الملائم مراعاة جميع العناصر الممكنة عند تقييم تأثيرها على نوعية حياتنا، ومثال على ذلك هو التأثير البيئي للعمليات المستخدمة لتوليد الطاقة المطلوبة وندرة الموارد المتاحة.

كما يُلاحظ اليوم أن إنتاج النفط بلغ ذروته بينما سيصل إنتاج الغاز إليه حوالي عام 2030م، وفي هذا السياق؛ فإنه من المتوقع حدوث زيادة قوية في أسعار الطاقة، وذلك وفقاً للدراسات التي نشرها المجلس العالمي لطاقة الرياح (GWEC) والطاقة المتجددة، كذلك أنظمة الطاقة المحدودة (RESL)، وهذا هو السبب في طرح العديد من الحلول في النقاش الذي يهدف إلى تعديل سيناريو إنتاج الطاقة في المستقبل.

وضمن هذا الإطار؛ فإن ما يسمى بالطاقات المتجددة موجودة حالياً كخيار ممكن وبيئي ومربح قادر على تلبية احتياجات الطاقة للمجتمعات المختلفة في أجزاء مختلفة من العالم، كما يرتبط مفهوم الطاقة المتجددة بقدرة التجديد لمصادر الطاقة، بحيث يمكن اعتبار تلك المصادر التي يكون معدل تجديدها أعلى بكثير من معدل الاستخدام على هذا النحو.

وذلك ضمن هذه المجموعة توجد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الهيدروليكية والطاقة الحرارية الأرضية أو طاقة الكتلة الحيوية  على سبيل المثال لا الحصر. مثل الوقود الأحفوري، بحيث لا يتم توزيع مصادر الطاقة المتجددة بالتساوي في جميع أنحاء الكوكب، كما يمكن لكل دولة أن تجد في بيئتها أنسب مورد متجدد لتوليد الكهرباء.

لذلك سيقلل هذا البديل من الاعتماد على توليد الطاقة من المصادر التقليدية، كما أنه سيدعم خاصية تضعهم في موقع متميز في البيئة المستقبلية لتوليد وتوزيع الطاقة، ونظراً لأن العديد من أنظمة التحويل المستخدمة في الطاقات المتجددة معيارية؛ فمن السهل دمجها في الشبكات الصغيرة التي تشكل أنظمة التوليد، كما أن هذا يضمن جودة وموثوقية أعلى في الطاقة المستهلكة.

دور العناصر الكهربائية في تشغيل الشبكة الكهربائية المنفصلة

هناك عنصر محدد يلعب دوراً مهماً للغاية هو العاكس، والذي يعمل كوسيلة للتوصيل بين المصدر المتجدد والحمل أو الشبكة، والهدف منه هو توليد إشارة جيبية يتم تسليمها للحمل أو الحقن في الشبكة، وبالنظر إلى هذه النقطة، تقترح هذه الوثيقة نمذجة وتصميم عاكس ثلاثي الأطوار رباعي الأسلاك ليعمل في وضع غير متصل بالشبكة، وبالإضافة إلى ذلك وفي هذا التطبيق تم اقتراح جهازي تحكم، كما إنها تسمح بتحقيق الهدف المتمثل في الحفاظ على اتساع شكل الموجة وتردد إشارة الجهد التي سيتم تسليمها إلى الحمل.

كما توجد في الدراسات أعمال منشورة حيث تم تطوير نماذج لعواكس أسلاك ثلاثية الأطوار باستخدام مصفوفة تحويل (Park)، والتي تسمح بالحصول على نموذج منفصل، بحيث لا تزال هذه الأفكار مستخدمة في الوقت الحاضر، والدليل على ذلك هو الأوراق المقدمة في العديد من الأبحاث العلمية على سبيل المثال، تم تصميم وحدة التحكم لحلقة الجهد لعاكس رباعي الأسلاك ولكن تصميم وحدة التحكم للحلقة الحالية لم يؤخذ في الاعتبار.

كما يمكن مقارنة النتائج التي تم الحصول عليها مع تلك التي تم الحصول عليها في العمل الحالي حيث لوحظ أنه في اختبارات المحاكاة للحمل الخطي المقدم، بحيث تم الإبلاغ عن قيمة (THD) البالغة (1.2٪)، وذلك لإشارة جهد خرج المحول، وذلك على وجه الخصوص، وفي العمل الذي يتم تقديمه بحيث يكون (THD) لإشارة الجهد مع الحمل الخطي (0.9 ٪)، أي أقل، بالإضافة إلى ذلك تم تقديم النتائج مع الحمل غير الخطي وتبين أن النتائج مع وحدة التحكم المقترحة (P + 3GI) جيدة جداً مع (THDv) بنسبة (2.2٪).

في الأعمال التي تمت مراجعتها فيما بعد، حيث يتم اقتراح مخططين للتحكم، وهما مخطط تحكم نسبي متكامل (PI) لكلا الحلقتين (التيار – الجهد) ومخطط التحكم الثاني على أساس المكونات المتماثلة لكلتا الحلقتين، كما تم تصميم المخطط الثاني بسبب الأداء المنخفض الذي تظهره مخططات التحكم الكلاسيكية (PI)، ومع ذلك لا يتم تقديم تصميم منفرد للتحكم.