اقرأ في هذا المقال
أهمية التحكم في التيار للحمل الكهربائي ثلاثي الأطوار
يجب إجراء التحقق من صحة واختبار محولات القيادة لضمان الكفاءة والأداء المناسبين في المرحلة النهائية من تطوير معدات إمداد الطاقة المختبرة ثلاثية الطور، وبشكل عام من حيث المرونة والتكلفة وتوفير الوقت، يعد الحمل الإلكتروني للطاقة ثلاثي الأطوار طريقة ناشئة للتحقق من صحة محولات القيادة وخطط التحكم، وفي الآونة الأخيرة تم اقتراح الحمل الإلكتروني للطاقة ثلاثي الطور من خلال بحث أكاديمي لمحاكاة سلوك الآلة الفعلية عند توصيلها بالشبكة أو عاكس مصدر الجهد الكهربائي (VSI).
كما يمكن اختبار خوارزميات التحكم ومحولات القيادة باستخدام الحمل الإلكتروني ثلاثي الأطوار لتوفير خصائص حمل مختلفة، بحيث تلقى الحمل الإلكتروني للطاقة ثلاثي الطور اهتماماً كبيراً واعترافاً متزايداً كنهج فعال لاختبار محولات القيادة في السنوات الأخيرة، كما قدم الخبراء محاكياً حقيقياً للآلة الكهربائية في الوقت الحقيقي، والذي تم تصميمه لمحاكاة سلوك محرك تحريضي منخفض الجهد مقترناً بحمل ميكانيكي.
كذلك تمت دراسة العديد من جوانب نظام الحمل الإلكتروني ثلاثي الأطوار، مثل طوبولوجيا مضخم الطاقة وهيكل وخصائص مرشح اقتران، كما يبدو أن مرشح اقتران من النوع (LCL) هو الحل الأفضل، وذلك من خلال التحليل الشامل والمقارنة بين مرشح من النوع (LCL) ومرشح الحث البسيط المستخدم عموماً في ومع ذلك، يمكن أن تؤدي مكبرات الصوت عالية الطاقة القائمة على عاكس مصدر الجهد إلى أخطاء كبيرة في الدقة وحتى عدم الاستقرار بسبب مستويات الجهد المنفصلة التي تنتجها مفاتيح إلكترونيات القدرة.
وعندما يحاكي الحمل الإلكتروني للطاقة ثلاثي الأطوار الجهاز؛ فإن الاعتبارات الأكثر أهمية هي مكونات التوصيل أو الواجهة التي تربط الحمل الإلكتروني والعاكس الذي تم اختباره ونماذج الماكينة وطريقة التحكم المستخدمة بواسطة الحمل الإلكتروني ثلاثي الأطوار، كما تم إجراء العديد من الدراسات من قبل الباحثين حول هذه القضايا.
لذلك كان هناك بعض الأعمال التي تتناول الصراع الذي حدث في السيطرة بين العاكس والحمل الإلكتروني ثلاثي الأطوار في الدراسات عندما يعمل عاكس القيادة كمصدر للجهد ويعمل الحمل الإلكتروني عادةً في الوضع الخاضع للتحكم الحالي؛ فلا يوجد أي تعارض في السيطرة بينهما، لكن العاكس الذي تم اختباره والحمل الإلكتروني ثلاثي الطور الذي يعمل في وضع التحكم الحالي في نفس الوقت، كما يمكن أن يؤدي إلى التحكم في التذبذبات.
نظام التحميل إلكتروني ثلاثي الأطوار
هيكل الحمل الإلكتروني الكهربائي ثلاثي الأطوار: يوضح الشكل التالي (1) مخطط نظام الحمل الإلكتروني للطاقة ثلاثي الأطوار، كما يشتمل محول المحاكاة على محول مصدر جهد كهربائي من نوع الجسر ذي ستة مفاتيح من مستويين (VSC) (L1 و L2 و Cf) هي المحاثة الإلكترونية لجهة الحمل ثلاثية الطور ومحاثة جانب العاكس الدافعة وسعة مرشح (LCL) على التوالي.
طوبولوجيا عاكس الاختبار (عاكس القيادة) المستخدمة في هذا البحث هي معيار (VSC) ثنائي المستوى أيضاً، يتم استخدام مرشح (LCL) كعنصر واجهة بين عاكس القيادة والحمل الإلكتروني للطاقة ثلاثي الطور المقترح.
الهدف من التحكم في محول (DC-DC) ثنائي الاتجاه غير المعزول هو التأكد من أن المحول المحاكي يحقق الاستجابة المطلوبة ويتحكم في تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه من أو إلى محول المحاكاة، لذلك لم تتم مناقشة تصميم وحدة التحكم لمحول (DC-DC) ثنائي الاتجاه غير المعزول هنا، حيث إنه راسخ تماماً يجب أن يكون التحكم في محول (DC-DC) ثنائي الاتجاه غير المعزول سريعاً قدر الإمكان للحفاظ على جهد ارتباط ثابت للتيار المستمر للحمل الإلكتروني ثلاثي الطور.
كما يتم تنفيذ خوارزميات التحكم لمحول (DC-DC) ثنائي الاتجاه غير المعزول ومحول المحاكاة وعاكس القيادة في (DSP)، بحيث يمكن توضيح خوارزمية التحكم التقليدية (PI) التي تتحد مع استراتيجية التغذية الأمامية للجهد العاكس ضمن دورة التبديل للإطار الزمني (100us) داخل وحدة التحكم الحالية في الشكل (2-a)، بحيث تتضمن استراتيجية التحكم تحويل الإحداثيات، (PLL) وكتلة التحكم التقليدية (PI).
خاصة إذا كان جهد خرج عاكس الاختبار عبارة عن موجة مستطيلة، ووفقاً لقانون (Kirchhoff) الحالي وقانون الجهد؛ فإنه يمكن حساب جهد خرج عاكس الاختبار تقريباً بواسطة (E_abc ≈ Uc_abc + RE * I_abc).
كما يعمل عاكس الاختبار على وحدة تحكم منفصلة ولا يتفاعل مع وحدة التحكم في الحمل الإلكتروني للطاقة ثلاثية الطور في الشكل (2)، بحيث تتطلب خوارزمية التحكم الحالية ردود الفعل من تيارات الإدخال (Iα و Iβ) في الحمل الإلكتروني للطاقة ثلاثي الطور النظام، كما يجب التحكم في التيارات الفعلية ثلاثية الطور المستمدة من العاكس الدافع لتكون مساوية تقريباً لإخراج حساب التيارات المرجعية (Iα _ref) ويتم حساب (Iβ _ref).
كما أن الفرق بين التيارات الفعلية ثلاثية الطور والتيار الكهربائي المرجعي هو مدخلات وحدة التحكم الحالية، بحيث يتم تعديل إشارات (PWM) وإرسالها إلى محركات البوابة لمحول المحاكاة، بحيث يوضح الشكل (3) مخطط تدفق الكمبيوتر الأساسي لطريقة التحكم الحالية المقترحة في نظام تحميل إلكتروني للطاقة ثلاثي الأطوار.
وفي طريقة التحكم هذه، يتم توليد الفولتية الأولى ثلاثية الطور (E_abc) بواسطة محول الاختبار كما هو مبين في الشكل السابق (2) ثم يتم تمرير فدرة شرطية لتقرير ما إذا كانت هناك حاجة إلى مقاطعة (PWM)، خاصةً إذا لم تبدأ مقاطعة (PWM) بعد؛ فهذا يعني أن دورة (PWM) الأخيرة لم تنته، بحيث تبقى إشارات البوابة لمفاتيح الطاقة (da و db و dc) دون تغيير، ومع ذلك إذا حدث الانقطاع؛ فسيتم إعادة حساب نسب الواجب (da و db و dc) وإعادة توزيعها وفقاً للشكل (2-b).
ثلاث مراحل نظام (PLL): من أجل تحسين استقرار نظام الحمل الإلكتروني للطاقة ثلاثي الطور بأكمله؛ فإن المعلومات الدقيقة والسريعة لزاوية المرحلة لجهد محطة عاكس القيادة أمر ضروري، بحيث تُستخدم الطريقة الشائعة المسماة حلقة مغلق الطور (PLL) التي تمت مناقشتها، وذلك لتقدير التزامن وتردد جهد ثلاثي الطور في هذا العمل كما هو معروض في الشكل التالي (4).
ومن أجل الحصول على تردد الجهد (ω) والموضع الزاوي (θ) لجهود العاكس الدافعة ثلاثية الطور، بحيث يتم استخدام (PLL) يتم تنفيذ (PLL) بواسطة خوارزمية من نوع (ArcTan2)، كما ويظهر في الشكل السابق (4)، وهي معلمة المدخلات لكتلة (PLL) هي الفولتية ثلاثية الطور للعاكس الذي تم اختباره، ثم يتم تحويلها إلى إطار مرجعي ثابت في إحداثيات (α -β).
كما يتم استخدام خرج وحدة التحكم النسبية المتكاملة (PI) لإنتاج معلومات دقيقة عن العاكس الذي تم اختباره بواسطة مولد منحدر، بحيث يمكن لنظام التحكم في الحلقة المغلقة لـ (PLL) أن يقلل تموج التردد ويحافظ على قفل الطور لجهود العاكس المختبرة ثلاثية الطور، كما يوضح الشكل التالي (5) السلوك المحاكي لـ (PLL)، وذلك عندما يختلف اتساع جهد الطور لعاكس القيادة من (188) فولت إلى (94) فولت، يمكن ملاحظة أن الميزة الرئيسية لـ (PLL) لها دقة عالية في الموضع الزاوي تحت أحجام مختلفة.
