الهندسة الكهربائية

يوفر الاعتماد السريع لأحمال الاستخدام النهائي المتصلة فرصة للوصول إلى مستويات غير قابلة للتحقيق سابقًا من كفاءة الطاقة وتكامل الطلب الديناميكي مع عمليات الشبكة الكهربائية.

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

تم استخدام "نقل التيار المباشر" عالي الجهد (HVDC) المستند إلى تقنية "المحول المباشر" (LCC) على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم لنقل الطاقة منذ تطبيقه الأول قبل (60) عاماً،

يعمل الدافع نحو الموارد المتجددة على تحويل إنتاج الطاقة إلى العقد الموزعة، مما يجعل عاكس مصدر الجهد المعدل (PWM) (VSI) دائرة واجهة مستخدمة على نطاق واسع بين المصادر المتجددة.

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.

في الآونة الأخيرة، يكتسب تنويع مصادر الطاقة أهمية في خطط التنمية الوطنية في جميع أنحاء العالم، كما يهتم بشكل أساسي بزيادة حصة الطاقة المتجددة في شبكات الكهرباء الوطنية.

في الآونة الأخيرة، أدخلت الطائرات الحديثة تغييرات كبيرة على استخدام القوة المدنية غير الدافعة، كما تم استبدال الأنظمة الهوائية والهيدروليكية والميكانيكية الثقيلة وغير الموثوقة.

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

من أجل بناء نظام طاقة مستدام، اجتذبت الطاقة الشمسية كشكل من أشكال الطاقة المتجددة منخفضة الكربون والصديقة الاهتمام في جميع أنحاء العالم.

من أجل تلبية متطلبات جودة الطاقة المشددة لرموز التيار الكهربائي الحديثة، كما تتبادل المحولات الكهربائية المتصلة بالشبكة التيار بأشكال محددة مسبقاً باستخدام الأداة المساعدة.

مع استمرار زيادة نسبة مصادر الطاقة المتجددة في الشبكة الكهربائية؛ فإنه يتم إنشاء المزيد والمزيد من محطات الطاقة المتجددة في المناطق النائية،

في السنوات الأخيرة، وبدعم من السياسات، كما نمت القدرة المركبة لطاقة الرياح بسرعة في الصين، ومع ذلك؛ فإن ظاهرة التخلي عن طاقة الرياح خطيرة.

الشبكات الصغيرة (MGs) هي أنظمة إلكترونية فيزيائية (CPSs)، حيث النظام المادي عبارة عن نظام طاقة صغير يدمج موارد الطاقة الموزعة ومعدات توزيع الطاقة والأحمال،

ازداد توليد الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح عاماً بعد عام بسبب التقدم التكنولوجي والمخاوف بشأن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من توليد طاقة الوقود الأحفوري.

يتطلب النمو السكاني السريع التصنيع على مستوى كبير للتعامل مع احتياجاتهم، خاصة بالنسبة للدول النامية والمتخلفة، بحيث سيؤدي التطور الصناعي السريع.

مع التطور المستمر لشبكات القدرة الكهربائية، زاد تعقيد عملياتها وعملياتها متعددة الاتجاهات بشكل حاد؛ وفي عام 2019م وحده، عانت خمس دول.

نظراً للزيادة المستمرة في استهلاك الطاقة في العالم، بحيث تتكثف المشكلات المتعلقة بالطاقة والبيئة، وهناك حاجة ماسة إلى تطوير نظام طاقة نظيف ومنخفض الكربون.

يتزايد الطلب على الحلول الإلكترونية الأكثر ذكاءً وذات المستوى المنخفض بسرعة في جميع التطبيقات الصناعية تقريباً، ولمواجهة هذا التحدي تتقدم صناعة إلكترونيات القدرة.

مع الطلب المتزايد على الطاقة في جميع أنحاء العالم، والناجم عن النمو السكاني والتقدم التكنولوجي؛ فإن التنبؤات بالآثار السلبية لأنظمة الطاقة الحالية تنذر بالخطر،

يتزايد نشر موارد الطاقة الموزعة (DER) وموارد الطاقة المتجددة في الشبكات الكهربائية بشكل كبير في جميع أنحاء العالم، وفي عام (2017م)،

تركز أسواق الكهرباء حول العالم على الاستجابة للطلب (DR) وكفاءة الطاقة وتكامل المصادر المتجددة، كما أن هناك عدة أسباب أهمها التكنولوجيا والاقتصاد والبيئة.

تلعب محطات توليد الطاقة الكهربائية دوراً مهماً من حيث التأثير الاقتصادي والاجتماعي في جميع المجتمعات، بحيث تعتمد معظم القطاعات الاقتصادية والمصنعين.

باعتبارها الجيل التالي من الشبكة، تتمتع الشبكة الكهربائية الذكية بميزة أكبر على شبكة الطاقة التقليدية نظراً لقدرتها المتقدمة على الاتصال،

أدى الطلب المتزايد باستمرار على الكهرباء بسبب النمو السكاني العالمي و"التوسع الاقتصادي" إلى زيادة الطلب على مصدر طاقة موثوق به.

يعتبر العمر الافتراضي للعزل الخارجي في ظل تيارات تسرب منخفضة السعة بمثابة مصدر قلق لموثوقية شبكات توزيع الكهرباء على المدى الطويل.

يوفر التطبيق المكثف للعدادات الذكية كجزء من الشبكات الذكية فرصاً هائلة، ولكنه مع ذلك يؤدي أيضاً إلى تحديات لمشغلي توزيع الطاقة الكهربائية.

أصبح نظام الطاقة يعتمد بشكل متزايد على المشاركة النشطة من قبل المستهلكين نتيجة للزيادة الحادة في استخدام موارد الطاقة الكهربائية الموزعة.

مع الطلب العالمي المتزايد على الكهرباء والرغبة في خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، هناك حاجة إلى الانتقال من الوقود الأحفوري إلى الطاقة المستدامة،

أصبحت المحركات الكهربائية المتغيرة السرعة عالية الطاقة (VSD) بمثابة العمود الفقري للعديد من الصناعات وتطبيقات الطاقة المتجددة، كما أنه تم تقديم المحولات متعددة المستويات.

في الأنظمة الإلكترونية الحديثة، يتم استخدام محول تيار مستمر منخفض الطاقة على نطاق واسع لخفض جهد الناقل لوحدات التحكم وأجهزة الاستشعار وأنواع كثيرة من الدوائر على الرقاقة.