طلال الحوامدة

يؤدي اندماج المستشعرات والحوسبة المتطورة وعلوم البيانات ومنصات الحوسبة عالية الأداء وتقنيات المعلومات والاتصالات (ICT) إلى دفع كل مجال هندسي تقليدي إلى نموذج تشغيلي.

على مدى العقود الماضية، ولدت العديد من تقنيات الطاقة المتجددة، بما في ذلك طاقة الرياح والطاقة الشمسية والأمواج والمد والجزر والطاقة الحرارية الأرضية اهتماماً كبيراً في جميع أنحاء العالم.

في جميع أنحاء العالم، تم تطوير رموز شبكة موارد الطاقة الموزعة (DER) ومعايير الترابط لتشمل وظائف دعم الشبكة الكهربائية الجديدة، وغالباً ما تشتمل هذه المعايير على وظائف لتوفير تنظيم الجهد.

في الوقت الحاضر  ليس من السهل على مشغلي نظام التوزيع تشغيل نظام دون الالتفات إلى التشوه التوافقي، والذي يعتبر من أهم مشكلات جودة الطاقة (PQ).

تشير جودة الطاقة إلى قدرة النظام الكهربائي على إنشاء مصدر طاقة مناسب له شكل موجة جيبية نقي وخالي من الضوضاء، كما تمثل جودة الطاقة المحسنة قيمة ثابتة.

من السنوات القليلة الماضية، أدت المخاوف المتزايدة بشأن الآثار البيئية بسبب استنفاد الوقود الأحفوري إلى التحول نحو مصادر الطاقة المتجددة لتلبية الطلب العالمي على الطاقة.

تعد الشبكات الذكية (SGs) القائمة على اتصالات خطوط الطاقة (PLC) بديلاً تنافسياً للغاية لتحديثات الشبكة المستقبلية ويمكن أن توفر اتصالاً سهلاً وفعالاً بين زوجين عشوائيين من العقد الكهربائية.

يعد تكامل وحدات توليد التوزيع (DG) ميزة أساسية في شبكة المرافق الكهربائية الحديثة، كما يمكن النظر في معطيات معينة، مثل كمية وحدات (DG) وحجمها وأفضل موقع وتكوين الناقل.

تُستخدم محولات (DC-DC) أو محولات التيار المستمر على نطاق واسع لنقل طاقة التيار المستمر بين مستويين مختلفين من الجهد المستمر في تطبيقات تحويل الطاقة العالية.

أصبح تكامل الشبكة لموارد الطاقة الموزعة (DERs) على مستوى توزيع الجهد المتوسط ​أو المنخفض سائداً يوماً بعد يوم، بحيث يضم نظام الطاقة بشكل تدريجي.

مع الانخفاض الحاد في الطاقة الأحفورية، أصبح توليد الطاقة المتجددة تدريجياً اتجاهاً لا مفر منه في صناعة الطاقة، بحيث تعد طاقة الرياح من أكثر الخيارات تنافسية نظراً لنظافتها.

باعتبارها واحدة من أكثر الهياكل الواعدة من حيث الطلب على تطبيقات الطاقة المتوسطة إلى العالية؛ فقد حظيت المحولات المعيارية متعددة المستويات (MMCs).

مع توقع ارتفاع أسعار الوقود الأحفوري على المدى الطويل وانخفاض أسعار الخلايا والوحدات الكهروضوئية (PV)، تستمر أنظمة الطاقة الكهروضوئية في النمو حول العالم.

تم استكشاف التحكم التنبئي بنموذج التحكم المحدود (FCS-MPC) لمحركات الآلة الكهربائية، وكذلك محولات الطاقة في السنوات الأخيرة، كما أنه من المعروف أن (FCS-MPC) تمتلك مزايا محددة.

تلعب مزامنة الشبكة دوراً مهماً في أنظمة تحويل الطاقة، مثل أنظمة التوليد الموزعة ومرشحات الطاقة النشطة (APF) ومُعادِدات الجهد الديناميكي ومولدات (var) الثابتة (SVG).

إلى جانب التوسع في الطلب على نظام طاقة غير منقطعة (UPS) من فئة متعددة المئات كيلو فولت أمبير؛ فقد نما الطلب على أنظمة إلكترونيات القدرة في مجالات الطاقات المتجددة.

نظرًا للتلوث البيئي والاحتياطيات المحدودة من الوقود الأحفوري، تبدي صناعات السيارات اهتماماً أكبر بالمركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود (FCEV).

يشيع استخدام المحركات الكهربائية التعريفية في الصناعات لمختلف التطبيقات، كما تعمل هذه المحركات على عامل طاقة متأخر مما يسبب مشاكل في جودة الطاقة في (PCC).

تم اعتبار أجهزة الشحن المتكاملة للمركبات الكهربائية منذ أكثر من ثلاثين عاماً، ومع ذلك فقد أصبحوا محور تركيز الأوساط الأكاديمية والصناعية في الآونة الأخيرة فقط،

في السنوات الأخيرة، أصبحت محولات توزيع الطاقة الإلكترونية (PEDTs) بديلاً جذاباً للمحولات التقليدية، كما ويرجع ذلك إلى صغر حجمها وأدائها الديناميكي المحسن وجودة طاقة أفضل.

في (LCC-HVDC) سوف يتسبب خطأ (PTG) من جانب التيار المستمر، أيضاً في حدوث مشكلات في عدم التوازن والاقتران، بحيث يعتبر تحويل (CDM) أداة فعالة لتحليل الظاهرة غير المتماثلة.

يعد تحليل الأعطال من القطب إلى الأرض (PTG) ذا أهمية حيوية لشبكة التيار المباشر عالي الجهد (HVDC)، ومع ذلك لم يتم أخذ العديد من العوامل في الاعتبار.

أصبح المحول المعياري متعدد المستويات (MMC) من أبرز طوبولوجيا المحولات لتطبيقات التيار المباشر عالي الجهد (HVDC) والتيار المستمر متعدد الأطراف (MTDC).

تم تخصيص عمليات المحاكاة لظروف الحالة بناءً على النموذج المحدد، كما ثم تمت مناقشة ميزات توزيع (moissure) العابرة في (Capacitor Core).

يتم الاعتراف على نطاق واسع العاكسات متعددة المستويات (MLIs) مع مجموعات مكثف بالتحول (SC) على نطاق واسع لتحسين جودة الطاقة.

تعد الضوضاء المسموعة لمكثفات مرشح التيار المتردد أحد مصادر الضوضاء الرئيسية في محطات تحويل الجهد العالي المباشر (HVDC). 

في الوقت الحاضر، تعد محولات (DC-DC) ذات الجهد العالي مطلوبة في العديد من المجالات الصناعية، مثل نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

من الضروري للغاية استخراج وتقييم محاثة الحلقة بدقة، بحيث تأخذ هذه الحالة البنية النموذجية للمحول عالي التردد ككائن وتؤسس نموذجاً مكافئاً للدائرة.

يتم التحقيق بشكل شامل في آثار مخططات النبض المختلفة على التحمل، بحيث تعتبر الأشكال الموجية شبه المنحرفة والمثلثة في اختبارات التحميل.

تكتسب محولات مكثف المحولات (SC) شعبية في بعض الاستخدامات العملية، بحيث يتميز نظيره الرنان مع محث صغير كمحرك حالي في الهندسة الوصفية.