الهندسة الكهربائية

تطورت وحدات قياس (Phasor - PMUs) من العمل المبكر على الترحيل القائم على جهاز الكمبيوتر الذي تم إجراؤه في شركة American Electric Power) (AEP)).

أدى تطور المجتمع إلى زيادة الطلب على الكهرباء، كما لا يمكن لمفهوم تطوير الطاقة الكهربائية التقليدية أن يلبي متطلبات الجودة للطاقة الكهربائية.

مع الحاجة الملحة لشبكة الطاقة الحديثة من أجل الموثوقية العالية وإمدادات الطاقة عالية الجودة والاستخدام الفعال للطاقة المتجددة وتحويل الطاقة متعدد الأنواع.

لم تعد شبكة توزيع طاقة التيار المتردد التقليدية قادرة على تلبية متطلبات الوصول الفعال لمصادر التيار المستمر مع الوصول المستمر للطاقة المتجددة الموزعة.

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

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.

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

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.

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.

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،

نمت القدرة الكهروضوئية المركبة بسرعة منذ عام 2010م، وكما هو موضخ في الشكل التالي (1)، مما يعني أن التقنيات الكهروضوئية لم تنضج بعد وقد تطورت تدريجياً خلال السنوات الثماني الماضية،

يكتسب تقدير حالة نظام التوزيع (DSSE) اهتماماً متزايداً من صناعة الطاقة الكهربائية وذلك نظراً لدورها الأساسي في إدارة الطاقة للشبكات الذكية،

تظهر الحاجة إلى نظام (DC) متعدد الأطراف بسبب الزيادة في مصادر الطاقة الموزعة للتيار المستمر مثل الكهروضوئية والزيادة في استهلاك حمل التيار المستمر.

وحدة الطاقة الذكية (IPM) عبارة عن وحدة مدمجة وذاتية التنظيم تغلف شرائح (IGBT) ورقائق الصمام الثنائي ودوائر السائق والحماية المختلفة داخل نفس وحدة العزل.

يشار إلى الآلات الكهربائية التي تعمل بسرعات دوران عالية ولها سرعة محيطية تزيد عن 100 م / ث على أنها آلات كهربائية عالية السرعة (HS).

من المعروف أن تكلفة الصيانة جزء مهم من تكلفة الطاقة المولدة من حدائق الرياح البحرية، بحيث يجب أن يتم نقل فنيي الصيانة إلى توربينات الرياح بواسطة زوارق العمل،

تقترح هذا الطرح حلاً جديداً يتضمن الإرسال المسبق للأحمال ليس فقط بناءً على الطلب وتقليل التكلفة، ولكن أيضاً على موثوقية المعدات (DCE) التي تركز على الظروف التشغيلية.

في نظام الشبكة الجزئية للتيار المستمر؛ فإنه من المهم جداً تحليل كيفية تدفق الطاقة الكهربائية بين شبكات التيار المتردد والتيار المستمر، وفي الواقع يجب تصميم أنظمة شبكة التيار المستمر.

بدأ عصر القرن العشرين بنقاش واسع للغاية حول نوع توصيل الكهرباء وجوانبها الأساسية وكيفية نقلها واستخدامها بشكل أساسي، بحيث يُعرف هذا الجدل باسم "حرب التيارات".

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.

مع التطور السريع لأنظمة الطاقة، تم إنشاء المزيد والمزيد من خطوط نقل الجهد العالي الإضافي (EHV) عبر التضاريس المعقدة حيث يتكرر البرق، وذلك ووفقاً لتجربة التشغيل في الصين.

في السنوات الأخيرة تكررت حوادث وميض الرياح على خطوط النقل بشكل متكرر، مما هدد بشكل خطير التشغيل الآمن لشبكة الكهرباء وتسبب في خسائر اقتصادية كبيرة.

تعد الكهرباء مؤشراً على وجود مجتمع مستدام لأنه يرتبط بالنمو الاقتصادي والعدالة الاجتماعية، بحيث  يعتمد عدد كبير من الأنشطة الاجتماعية والاقتصادية.

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.

تعد محولات مصدر الجهد متعدد المستويات بمثابة طوبولوجيا مثالية لتطبيقات الطاقة العالية ذات الجهد العالي حيث يمكنها بسهولة تردد تحويل مكافئ.