طلال الحوامدة

مع زيادة الأحمال غير الخطية والمحولات الإلكترونية للطاقة في الشبكة الكهربائية، أصبحت مشكلة جودة الطاقة قضية حيوية في البحث الحالي حول شبكة التوزيع الذكية.

مع تطوير توليد الطاقة الكهروضوئية (PV)، تم فحص التقنيات ذات الصلة بشكل كامل وتطبيقها على نطاق واسع، بحيث تحتوي محولات مصدر الجهد (VSI) على تقنيات تطبيق أكثر نضجاً.

في أنظمة إمداد طاقة الجر التقليدية (TPSSs) التي تتبنى مفاصل منفصلة، توجد مشكلات تتعلق بجودة الطاقة، مثل تيار التسلسل السلبي والتوافقيات والقوة التفاعلية.

تعد طاقة أمواج المحيط من أكثر مصادر الطاقة المتجددة الواعدة نظراً لكثافة طاقتها، والتي تعد أعلى من طاقة الرياح والطاقة الشمسية، بحيث يتمتع هذا المصدر بإمكانية إنتاج طاقة عالمية.

يستلزم الاتصال بشبكات توزيع الطاقة النشطة للعدد المتزايد من منشآت الطاقة الكهروضوئية (PV) التغلب على العديد من التحديات التقنية لمشغلي أنظمة التوزيع (DSOs).

مع تطور إنترنت الأشياء (IOT) في الأنظمة الذكية، تم تجهيز عدد متزايد من مستشعرات المراقبة اللاسلكية في نظام الطاقة لإنجاز دمج أجهزة الاستشعار وأخذ عينات البيانات.

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.

يتزايد استخدام التيار المستمر في تطبيقات الطاقة العالية على مر السنين حيث أصبحت أشباه موصلات الطاقة الأفضل متاحة والحلول المحتملة للتحديات التقنية الرئيسية لأنظمة طاقة التيار المستمر.

يكمن الطلب العالمي على الطاقة الكهربائية آخذ في الازدياد والتوسع، كما أنه من المثير للاهتمام ملاحظة الزيادة الحادة في استهلاك الطاقة في الصين منذ عام 1973م.

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.

بسبب أزمة الطاقة الحادة في مجتمع اليوم، تم تطبيق تقنية  على نطاق واسع في مجالات الشبكة الذكية وتوليد الطاقة الجديدة للطاقة وحركة السكك الحديدية.

أدى الاستخدام المتزايد للعاكسات في تطبيقات التوليد الكهربائي الموزع وتخزين الطاقة إلى زيادة الاهتمام بكفاءة هذه الأجهزة في السنوات الأخيرة.

تستخدم العديد من المرافق التجارية نظام توزيع ثلاثي الأطوار بأربعة أسلاك، حيث أن الأحمال أحادية الطور المتصلة في أي من المراحل الثلاث تعود بالتيار من خلال نفس الموصل المحايد.

تعد محولات مصدر الجهد متعدد المستويات جذابة ومقبولة على نطاق واسع لتطبيقات الجهد المتوسط عالية الطاقة، مثل أنظمة النقل والمعوض المتزامن الثابت وتطبيقات توربينات الرياح.

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

تجعل محولات إلكترونيات القدرة (PECs) شبكة التوزيع الكهربائية أكثر مرونة من خلال دمج أنواع مختلفة من المصادر والأحمال ووحدات التحكم الرقمية.

شهد العقد الماضي اهتماماً أكاديمياً واسعاً بالآلات الكهربائية متعددة المراحل (الأطوار) وأنظمة التشغيل للتطبيقات الصناعية المختلفة، كما يمكن القول إن الاهتمام بأنظمة ترتيب المرحلة العالية.

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.

تعتبر المحولات متعددة المستويات من النوع (T -MLCs) هي بمثابة طوبولوجيا عنصر المحولات المخفضة التي تم تطويرها لمحول الصمام الثنائي التقليدي (DCC).

لقد أتاحت التطورات الأخيرة في مجال الآلات الكهروستاتيكية للآلات المتزامنة الكهروستاتيكية (SEMs) المثارة بطريقة منفصلة التركيب وتحقيق كثافة عزم الدوران.

في الوقت الحاضر، تنمو أجيال طاقة الرياح بسرعة في جميع أنحاء العالم وأصبحت واحدة من أكثر تقنيات التوليد المتجددة الواعدة، ومن بين الأنواع المختلفة لنظام تحويل طاقة الرياح (WECS).

من الشائع بشكل متزايد أن تتكون الشبكات الدقيقة من محولات إلكترونية متعددة الطاقة (PE) مترابطة بإحكام، وفي الواقع، كما توجد الشبكات الدقيقة متعددة المحولات.

يجب إجراء التحقق من صحة واختبار محولات القيادة لضمان الكفاءة والأداء المناسبين في المرحلة النهائية من تطوير معدات إمداد الطاقة المختبرة ثلاثية الطور.

تتطلب محركات الأقراص الحثية عالية الأداء (IM) استجابة ديناميكية سريعة وقوة متغيرة للمعلمات وقدرات رفض وتنفيذ بسيط للبرامج والأجهزة، بحيث يعد التحكم الميداني (FOC).

تعد أنظمة تشغيل الآلات الكهربائية نقطة أساسية لتطبيقات المركبات الكهربائية (EV) والمركبات الكهربائية الهجينة (HEV)، بحيث تم استخدام محرك متزامن مغناطيسي دائم.

يعد المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم (PMSM) جذاباً لمجموعة متنوعة من التطبيقات، وذلك نظراً لكفاءته العالية وكثافة طاقته، وفي بعض التطبيقات الهامة.

في السنوات الأخيرة، ازداد استخدام محركات التيار المستمر عديمة الفرشاة (BLDCMs) في العديد من التطبيقات مثل أدوات التحكم في العمليات الصناعية وأدوات الآلات الدقيقة.

يمكن أن يؤدي استخدام خصائص المصدر والتحميل لنظام تخزين الطاقة إلى تقليل التقلب والعشوائية لتوليد الطاقة المتجددة وجعل توليد الطاقة المتجددة أسهل لنظام الطاقة.

مع الخصائص الفائقة والتوافر التجاري، كما تجد الأجهزة ذات فجوة النطاق العريض (WBG) تطبيقاتها تدريجياً، وذلك بالمقارنة مع نظائر السيليكون (Si).

في صناعة الطاقة الكهربائية، يعد التزامن الزمني لبيانات القياس أحد المتطلبات الأكثر أهمية لأنظمة مراقبة المنطقة الواسعة لأنه يتيح تحديد زوايا الطور لجميع التفرعات.