الهندسة الكهربائية

محرك التيار المباشر الخالي من الفرشاة (BLDC) هو محرك مغناطيسي دائم (PM) مع (PMs) على الجزء الدوار ولفائف ثلاثية الطور على الجزء الثابت.

تعد محولات القدرة الكهربائية مكونات مهمة لخطوط التوزيع والنقل لأنظمة شبكة الطاقة، وذلك من أجل التشغيل المستقر والمتوازن للمحولات الكهربائية،

بالمقارنة مع نقل الطاقة بالتيار المستمر؛ فإن توزيع الطاقة بالتيار المستمر يجذب اهتمام الباحثين تدريجياً في السنوات الأخيرة، ولا تزال العديد من المفاهيم في "المرحلة الاستكشافية".

ترتبط حالة تشغيل محول الطاقة ارتباطاً وثيقاً بالتشغيل الموثوق لشبكة الطاقة، وأثناء وقت تشغيل المحول؛ قد يتسبب تيار الدائرة القصيرة والقوة الكهرومغناطيسية.

تعد المحولات عموماً أغلى الأصول في نظام التوزيع الكهربائي، كما تعد كفاءة استخدامها العالية أمراً مهماً من أجل الحصول على عائد منطقي على الاستثمارات،

تميل تطبيقات تحويل الطاقة الحديثة التي تربط الشبكات والمصادر الموزعة، مثل تطبيقات محولات الحالة الصلبة (SST)، وصولاً إلى الحصول على معدل طاقة منخفض نسبياً مقارنة بالمرافق التقليدية

المحول الذكي (ST) هو محول ذو حالة صلبة تم اعتماده كمحطة فرعية ذكية مع وظائف التحكم والاتصال، والتي تتعامل مع شبكات الجهد المتوسط ​​(MV) والجهد المنخفض (LV) (DC / AC)،

أدى النمو السريع للصناعة بأكملها والاهتمام الأخير بالتنمية المستدامة إلى زيادة متطلبات إمدادات الطاقة الكهربائية والطلب على محولات الجهد العالي (HV)،

مع التطور السريع للاقتصاد الاجتماعي، تتزايد كهربة الحياة اليومية ويتزايد أيضاً الطلب على جودة الطاقة للمستخدمين النهائيين، لذلك لا يمكن أن يؤدي "تحسين جودة الطاقة".

كما جرت العادة بأنه يتم توليد الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة بشكل منفصل أو حتى بشكل هجين ومشترك، حيث أن وحدات التوليد الحراري هي طريقة تقليدية لتوليد الكهرباء.

تتيح التطورات الحديثة في موارد الطاقة الموزعة القائمة على العاكس (DERs) للشبكات الصغيرة العمل في أوضاع متصلة بالشبكة والجزيرة بسهولة، ومع ذلك؛ فإن تحديد حل لتدفق الأحمال الكهربائية المستقر لشبكة ثلاثية الطور.

يتم التحكم في المحول المترابط في الشبكات الكهربائية الصغيرة والهجينة (AC / DC) من خلال استخدام طوبولوجيا إلكترونيات القدرة الأساسية "كمحولات واجهة" ثنائية الاتجاه في مكونات التيار المتردد.

يعد البحث عن أنظمة الطاقة المتجددة بنسبة (100٪) ظاهرة حديثة نسبياً، بحيث بدأ العمل به في منتصف السبعينيات وكان مدفوعاً بالارتفاع الهائل في أسعار النفط منذ منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

في السنوات الأخيرة، ومع زيادة معدل تغلغل التوليد الموزع (DG)؛ فقد تم تطوير التشغيل الاقتصادي للشبكة الكهربائية الصغيرة (MG) بالكامل، لكن نظام استهلاك الطاقة القائم على الطاقة الأحفورية.

يعد تخزين الطاقة أحد الوسائل الرئيسية لتحسين المرونة والاقتصاد والأمن في نظام الطاقة، كما أنه مهم في تعزيز استهلاك الطاقة الجديد، لذلك من المتوقع أن يدعم تخزين الطاقة الموزعة والشبكة الصغيرة.

اكتسبت الآلات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PMSM) شعبية متزايدة في السنوات الأخيرة بسبب استخدامها المكثف في الأجهزة المنزلية والمركبات الكهربائية أو الهجينة وتوليد طاقة الرياح.

نظراً للتوسع في أسواق الكهرباء المعاد هيكلتها وبالتالي اقتراب تشغيل شبكة الطاقة من هوامش ديناميكية وثابتة؛ فقد تم زيادة احتمال عدم الاستقرار العابر بشكل ملحوظ لتقليل مخاطر عدم الاستقرار العابر.

في السنوات الأخيرة، تم تكريس الكثير من الاهتمام لتطوير وتطبيقات تقنيات الشبكة الذكية، وذلك مع التركيز بشكل خاص على الموارد المرنة مثل المولدات الكهربائية الموزعة (DGs) وتخزين الطاقة والأحمال النشطة.

بالعادة لا يتم الإبلاغ عن خسائر الشبكة الكهربائية على هامش استقرار الجهد (VSM) لنظام النقل بشكل شامل حتى الآن، لكن يتم التركيز نظرياً في تأثير هذه العوامل على (VSM).

تواجه مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والعديد من العقبات، بما في ذلك انكماش الطاقة، حيث تتجاوز الطاقة المولدة الطلب المحلي ويجب خفض الإنتاج بسبب قدرة النقل المحدودة.

وفقاً لظروف السوق؛ فإنه يمكن لـ (BESS) تقليل تكاليف البناء الإضافية من خلال تحقيق ربح بناءً على فارق التوقيت في تكلفة الكهرباء، ومن أجل الحجم المناسب لسعة المحطة الفرعية.

عد جودة الطاقة من أهم العصور البحثية لقطاع الطاقة، بحيث يجب تحديد الفولتية المتساقطة فجأة أو الفولتية المتزايدة فجأة والتوافقيات في الطاقة، كما أنها تسمى كل هذه التشوهات باضطرابات جودة الطاقة.

بشكل تقليدي كان النطاق الهائل لشبكات نظام الطاقة الكهربائية يتم التحكم فيه بكفاءة بواسطة مخطط الحلقة المفتوحة، وهنا تلبي تقنيات التحكم البسيطة ذات الاستجابات البطيئة نسبياً.

يعد أمن الطاقة أحد أهم العوامل في تطور أي دولة، بحيث يتم إجراء الترابط بين شبكات أنظمة الطاقة المختلفة لخفض السعر الإجمالي لتوليد الطاقة بالإضافة إلى تعزيز موثوقية وأمن إمدادات الطاقة الكهربائية.

يساعد التصميم القوي في مجموعات نقل الحركة المكهربة بشكل كبير على تعزيز الكفاءة الإجمالية للسيارة، كما تأتي تحليلات المتانة مصحوبة بالتعقيد والتكاليف الحسابية على مستوى السيارات الكهربائية.

مع النمو السريع للطاقة الكهروضوئية (PV) في السنوات الأخيرة؛ فإن استقرار تشغيل النظام وأداء تحليل الطوارئ للنظام وكذلك جودة الطاقة لشبكة الطاقة مهددة بسبب عدم اليقين المتأصل.

في السنوات الأخيرة ومع التطور السريع للطاقة المتجددة؛ جذبت الشبكة الصغيرة التي تعمل كنظام اقتران متعدد الطاقة المزيد والمزيد من الاهتمام، كما أن هناك اتجاه متزايد يجب القلق بشأنه

منذ إدخال ورق الميكا والعزل الشريطي المعتمد على الراتينج الصناعي للآلات الدوارة في الخمسينيات من القرن الماضي؛ تم إجراء تحسينات تطورية فقط في خصائصها ومعالجتها.

أدى استنفاد الطاقة الطبيعية واحتياطيات النفط إلى ظهور مفهوم أنظمة الطاقة المتجددة (RESs)، وقد أدى ذلك إلى توسيع رؤية قطاع الطاقة نحو شبكة طاقة متنوعة مع إدخال موارد الطاقة الموزعة (DERs).

بالعادة يتم تطبيق النظام المحسن للتوازن (EO)، وذلك لتصميم شبكة هجينة لتغذية الكهرباء للداخلة، وكمنطقة معزولة تم اختيار (EO) لتصميم نظام (microgrid).