نظام إنشاء الاتصالات مع مجموعة من المحولات Establishing Communication with an Array of Inverters

يشتمل نظام وطريقة إنشاء اتصالات بين وحدة تحكم ومجموعة من العاكسات على تحديد طول نافذة وقت الاستجابة وبث طلب استجابة لمجموعة المحولات، والتي تتضمن طول نافذة وقت الاستجابة وكل عاكس استجابةً لتلقي طلبات الاستجابة يرسل استجابة إلى وحدة التحكم في وقت استجابة محدد عشوائيًا ضمن نافذة وقت الاستجابة.

أساسيات إنشاء الاتصالات مع مجموعة من المحولات

استجابة لتلقي إقرار من وحدة التحكم قد يتجاهل العاكس المستجيب طلبات الاستجابة اللاحقة، كما قد تقوم وحدة التحكم بضبط نافذة وقت الاستجابة، وتبث نافذة وقت الاستجابة الجديدة حتى لا يتم تلقي استجابة عاكس لعدد محدد مسبقاً من نوافذ وقت الاستجابة.

تقوم محولات الطاقة بتحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة التيار المتردد، ويتم تكوين بعض محولات الطاقة لتحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد مناسبة؛ لتزويد الطاقة لشبكة التيار المتردد وفي بعض الحالات حمل التيار المتردد المقترن بشبكة التيار المتردد.

أحد التطبيقات الخاصة لمحولات الطاقة هذه هو تحويل طاقة التيار المستمر المتولدة من مصدر طاقة بديل مثل الخلايا الكهروضوئية “الخلايا الكهروضوئية” أو “الخلايا الشمسية”، وخلايا الوقود وتوربينات الرياح (DC) والتوربينات المائية (DC)، ومصادر الطاقة إلى طاقة التيار المتردد أحادية الطور لتسليمها إلى شبكة التيار المتردد على تردد الشبكة.

في محاولة لزيادة كمية طاقة التيار المتردد المولدة يمكن استخدام عدد كبير من محولات الطاقة في تطبيق معين، كما يتم دمج كل عاكس طاقة أو ربطه بطريقة أخرى بمصدر طاقة بديل لتشكيل وحدة مصدر طاقة بديلة، وعادة ما توجد هذه الوحدات في مكان بعيد أو يصعب الوصول إليه ويمكن التواصل أو التحكم في العواكس عن بعد.

ومع ذلك في العديد من التطبيقات يكون هوية وعدد العواكس المستخدمة غير معروف أو قد يتغير بمرور الوقت ممّا يزيد من صعوبة إنشاء وصيانة الاتصال والتحكم في العاكسات، وقد تتضمن طريقة إنشاء اتصال مع مجموعة من العاكسات والتي يمكن تهيئتها لتحويل طاقة التيار المباشر (DC) المتولدة من مصدر بديل إلى طاقة التيار المتردد (AC)، وتحديد الطول الأولي للاستجابة نافذة زمنية.

وقد تتضمن الطريقة إرسال طلب استجابة لكل عاكس من المحولات المتعددة التي تحث العاكس على الاستجابة وقد يتضمن طلب الاستجابة طول نافذة وقت الاستجابة، وبالإضافة إلى ذلك قد تتضمن الطريقة استجابةً لتلقي استجابة من عاكس واحد على الأقل خلال نافذة وقت الاستجابة:

• تسجيل تحديد محول واحد على الأقل.

• إرسال إقرار إلى عاكس واحد على الأقل باستخدام تحديد.

• وعلاوة على ذلك قد تتضمن استجابة لانتهاء صلاحية نافذة وقت الاستجابة تعديل طول نافذة وقت الاستجابة.

• بث طلب استجابة آخر يتضمن الطول المعدل لنافذة وقت الاستجابة لكل عاكس من تعدد المحولات.

ملاحظة: “AC” هي اختصار لـ “Alternative current” و”DC” هي اختصار لـ “direct current”.

كيفية إنشاء الاتصالات مع مجموعة من المحولات

قد يتضمن تحديد الطول المبدئي لنافذة وقت الاستجابة تحديد الطول الأولي بناءً على طول زمني محدد مسبقاً يتطلبه عاكس تعدد المحولات لإرسال استجابة لطلب الاستجابة، بالإضافة إلى ذلك قد يتضمن تحديد الطول الأولي لنافذة وقت الاستجابة تحديد الطول الأولي لنافذة وقت الاستجابة، والتي تُعد مضاعفاً للطول المحدد مسبقاً الذي يتطلبه العاكس لإرسال الاستجابة لطلب الاستجابة، بالإضافة إلى ذلك قد يتضمن بث طلب الاستجابة بث طلب الاستجابة عبر خط طاقة التيار المتردد باستخدام بروتوكول اتصال خط الطاقة.

بالإضافة إلى ذلك قد يتضمن تلقي استجابة من عاكس واحد على الأقل تلقي استجابة تتضمن رقم تعريف يحدد بشكل فريد العاكس المستجيب من العواكس الأخرى، لمجموعة العواكس ويسهل الاتصال الموجه مع العاكس المستجيب باستخدام رقم الهوية، وعلاوة على ذلك قد يحتوي إرسال الإقرار إلى عاكس واحد على الأقل إرسال الإقرار بعد انتهاء صلاحية النافذة الزمنية.

كما يتوفر ضبط طول نافذة وقت الاستجابة تقليل طول نافذة وقت الاستجابة بمضاعفات الطول المحدد مسبقًا الذي يتطلبه عاكس تعدد المحولات لإرسال استجابة لطلب الاستجابة، وقد يتضمن ضبط طول نافذة وقت الاستجابة زيادة طول نافذة وقت الاستجابة استجابةً لعدد من تصادمات الاتصال أثناء نافذة وقت الاستجابة التي تكون أكبر من القيمة المحددة مسبقاً.

قد تشتمل وحدة التحكم للتواصل مع مجموعة من العاكسات عبر خط طاقة التيار المتردد (AC) على دائرة اتصال ومعالج مقترن بشكل تواصلي بدائرة الاتصال وذاكرة مقترنة بشكل اتصال بالمعالج، وقد يتم تكوين المحولات لتحويل طاقة التيار المباشر (DC) من مصدر طاقة بديل إلى طاقة التيار المتردد، وقد يتم تشكيل دائرة الاتصال للتواصل مع عدد كبير من المحولات عبر خط طاقة التيار المتردد باستخدام بروتوكول اتصال خط الطاقة.

قد تكون الذاكرة مخزنة فيها مجموعة من التعليمات والتي عند تنفيذها بواسطة المعالج وينتج عنها تحديد المعالج لطول أولي لنافذة وقت الاستجابة، بالإضافة إلى ذلك قد يعمل تعدد التعليمات إلى بث المعالج باستخدام دائرة الاتصال، وطلب استجابة لكل عاكس من تعدد المحولات التي تدفع العاكس للاستجابة وطلب الاستجابة بما في ذلك طول نافذة وقت الاستجابة.

مبدأ عمل إنشاء الاتصالات مع مجموعة من المحولات

قد يؤدي تعدد التعليمات إلى قيام المعالج بإيقاف بث طلبات الاستجابة استجابةً للعداد الذي يساوي قيمة الحد الأقصى، وبالإضافة إلى ذلك يؤدي تعدد التعليمات إلى زيادة المعالج للعداد استجابةً لعدم تلقي استجابة من عاكس واحد على الأقل لمجموعة المحولات أثناء النافذة الزمنية، وتكرار خطوة الضبط والبث خطوة استجابة أخرى والخطوة المتزايدة حتى يساوي العداد قيمة حد محددة مسبقاً.

يعتبر ناتج الطاقة المفاجئ أو الذروة مهماً جداً للأنظمة خارج الشبكة ولكنّه ليس دائماً مهماً للنظام الهجين، وإذا تم تخطيط تشغيل الأجهزة عالية الارتفاع مثل مضخات المياه والضواغط والغسالات والأدوات الكهربائية، فيجب أن يكون العاكس قادراً على التعامل مع الأحمال الحثية العالية.

إنّ مقدار الوقت الذي يمكن للعاكس أن يحافظ فيه على ناتج طاقة التيار هو أيضاً مهم جداً، ولكن يمكن أن يكون مضللاً اعتماداً على كيفية وصفه من قبل الشركة المصنعة، وعلى سبيل المثال قد تحدد بعض المحولات زيادة الإنتاج بمقدار (8 كيلو واط) بينما قد يحدد البعض الآخر (8 كيلو واط) لمدة (60 ثانية)، كما تتمتع المحولات عالية الجودة متعددة الأوضاع أو المحولات التفاعلية بأعلى معدلات زيادة التيار لأطول فترة زمنية.

كما إنّ العديد من المحولات الهجينة الكل في واحد قد خفضت أو حدت من الطاقة الاحتياطية عند التشغيل في وضع النسخ الاحتياطي أو وضع الإمداد في حالات الطوارئ، ويمكن أيضاً تقييد هذا بدرجة أكبر من خلال تصنيف ناتج سعة البطارية اعتماداً على حجم البطارية المستخدمة.

ومع ذلك هناك العديد من المحولات الهجينة متعددة الإمكانات التي لا تؤدي إلى خفض ناتج الطاقة في وضع النسخ الاحتياطي، ولا توجد أي قيود من هذا القبيل على عاكس أو شواحن البطارية كمحولات تفاعلية.