الهندسة الكهربائية

يتم تقييم العديد من مفاهيم التحكم بالتيار الكهربائي لمحولات (DC-DC) المشذرة غير المعزولة بشكل منهجي من حيث أداء حالتها الديناميكية والثابتة بناءً على مؤشرات تقييم الأداء المحددة.

من المتوقع أن تكون هناك حاجة لشبكات التوزيع الكهربائية لاستيعاب كميات كبيرة من التوليد الموزع (DG)، بحيث سيتطلب الحفاظ على تدفقات الطاقة والجهود الفولتية في حدودها.

تم تقديم أنظمة الشبكة الذكية كحل فعال لأزمة الطاقة العالمية، ونظراً لخصائصها المتأصلة في الاتصال والتحكم والتحسين التي يمكن أن تؤدي إلى التوازن في الوقت الفعلي.

بسبب التأثير السلبي للاحترار العالمي (الاحتباس الحراري)؛ فإن الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري يحظى باهتمام متزايد، كما يوفر نظام الطاقة المتكامل حلاً ذكياً.

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.

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).

يتم تركيب مولدات الطاقة المتجددة بالقرب من مراكز التحميل ويتم تبادل الطاقة الزائدة مع شبكة المرافق، حيث إن الاعتبار التشغيلي الرئيسي لهذه المولدات.

تعتبر محولات القدرة الكهربائية أجزاء حيوية في نظام الطاقة الكهربائية، كذلك التوليد أو النقل أو التوزيع. تستخدم المحولات "المغمورة بالزيت" على نطاق واسع في هذه الأنظمة.

بسبب زيادة الطلب على الطاقة الكهربائية من قبل العملاء التجاريين والصناعيين والسكنيين، وقد لوحظت أطر عمل كهربائية؛ فقد تمت ملاحظة متطلبات دمج مصادر الطاقة المستدامة في الشبكة الكهربائية.

الطاقة المتجددة هي الطاقة التي تنشأ من الموارد المتجددة التي يتم استعادتها بشكل طبيعي مثل الرياح وأشعة الشمس وموجات المد والجزر وما إلى ذلك.

يبدأ التخفيف من حدة حرائق الغابات بسابقة من البنية التحتية لنظام الطاقة عالية الجودة وتتم صيانتها جيداً، وبمرور الوقت يمكن أن تتعب عناصر الحاملة في أنظمة التوزيع.

كما تم تطوير آلاف الأميال من خطوط الكهرباء في واجهة قاحلة بين الأراضي البرية والحضرية لتوفير خدمة الكهرباء للمجتمعات الريفية والنائية، وغالباً ما تكون البنية التحتية.

في السنوات الأخيرة، برزت مشاكل مثل نقص الطاقة والاستخدام غير الفعال للطاقة والتلوث البيئي، ومع التطور المستمر لتكنولوجيا الطاقة؛ سيتم استبدال نمط استخدام الطاقة التقليدي للإمداد.

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.

تم تطبيق (MEMS) بشكل فعال على العديد من أنظمة الميكاترونيك الذكية  مثل المركبات وأجهزة الاستشعار، وقد تمت دراسة موثوقيتها على نطاق واسع.

البنى التحتية الحيوية هي أنظمة مترابطة تتطور باستمرار، وفي كثير من الأحيان يكون تطورها بطريقة تقوي أو تخلق ترابطات جديدة، ومع استمرار تطور المناطق الحضرية.

تعد الزيادة في مخرجات الطاقة الناتجة عن الأحداث عالية التأثير منخفضة الاحتمال، مثل أحداث التغير المناخي المتطرفة المرتبطة بالطقس، وهو السبب الرئيسي وراء دراسة مرونة نظام الطاقة تحديداً.

توفر أنظمة حصاد الطاقة التي تجمع بين الألواح الشمسية والمخازن المؤقتة ذات المكثف الفائق خياراً جذاباً لتشغيل الأنظمة الحسابية في الإعدادات الميدانية.

نظراً للعدد الكبير من تطبيقات أنظمة مراقبة المنطقة الواسعة (WAMS)؛ تقوم العديد من مرافق الطاقة بتنفيذ وحدات القياس المرحلي (PMUs) المستندة إلى (WAMS).

تأتي القيود المفروضة على إدخال (DG) في شبكة توزيع معينة في شكل حدود الجهد والحرارة والتيار الخاطئ، بحيث يتم النظر في أول اثنين فقط من هؤلاء.

من الممكن استخدام المكثفات القائمة على (PLZT) لتحسين حجم مكثف ناقل التيار المستمر لمحولات الجر نظراً لكثافة الطاقة العالية والقدرة على التوصيل بالتيار العالي.

بالعادة يتم تحديد حجم وسعة المكثف استناداً إلى نظام محرك جر (100) كيلو واط بتردد تحويل مقداره (30) كيلو هرتز باستخدام طوبولوجيا عاكس مشقوق يسمى العاكس المجزأ.

لتحسين حجم مكثف ناقل التيار المستمر بالعادة يتم اختيار ثلاث تقنيات مكثف فيلم و (MLCC) و (PLZT)، وذلك للحصول على توصيف تجريبي مفصل.

تعتبر مكثفات ناقل التيار المستمر الأكثر استخداماً والمتوفرة في السوق هي المكثفات الإلكتروليتية والمكثفات الخزفية ومكثفات الأفلام.

بالعادة يتم تحديد الحد الأدنى لتيار الرحلة لكل قاطع، بحيث يشمل إجراء الاختبار متطلبات رحلة الحمل الكهربائي الزائد الأساسية للمعيار المعمول به.

عمل آلية تشغيل (DCCB) جنباً إلى جنب مع التحليل الكمي لتيار العطل، وذلك عند التحقق من أداء الدائرة بالتفصيل في التحليل الكمي لتيار العطل.

للحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري أثناء عملية توليد القدرة، وهناك حاجة إلى مصادر الطاقة المتجددة الشائعة الاستخدام، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

تظهر الحاجة الى المزيد من تحليل الاختلافات في التوزيعات الكهربائية لقواطع الدائرة ذات الجهد المنخفض تحت أنواع مختلفة من الإشعال، وكذلك إجراء عمليات محاكاة للنطاق الكهربائي.

عندما يتم فصل جهة ربط المحول الكهربائي؛ يظهر هناك قوس كهربائي بين جهات التوصيل، بحيث يكون تأثير طاقة القوس عند التلامس فورياً ومركّزاً.

يعتبر الغرض الرئيسي من مكثف ناقل التيار المستمر داخل عاكس مصدر الجهد الكهربائي هو فصل الحمل عن وحدة إمداد التيار المستمر.