تحليل المكثفات النشطة من الناحية العملية

الهدف من المكثف النشط هو استبدال المكثف الكهربائي التقليدي، لذلك يجب النظر في حجم ومكونات المحول ثنائي الاتجاه داخل المكثف النشط في المقام الأول.

الغاية من تحليل المكثفات النشطة من الناحية العملية

كما هو مبين في الشكل التالي (1)؛ سيتم تحليل ثلاثة أنواع أساسية فقط من المحولات ثنائية الاتجاه، وهي:

• المحولات العاكسة “باك”.

• محولات التعزيز.

• محولات التعزيز العاكسة.

كما يتم تحليل سمتين مهمتين للمكثف النشط، كذلك القدرة على تخزين الطاقة والمقاومة باستخدام أنواع مختلفة من المحولات ثنائية الاتجاه.

القدرة على تخزين الطاقة في المكثفات: لتقييم قدرة تخزين الطاقة للمكثف النشط؛ فقد تم اقتراح وتعريف مؤشر هام لقدرة تخزين الطاقة (EX):

تحليل المعاوقة الكهربائية: من المتوقع أن يعمل المكثف النشط كمكثف عادي، لذا؛ فإن تحليل التردد (المجال s) ضروري، وباستخدام تحويل لابلاس؛ فإنه يمكن نقل معادلة المجال الزمني للجهد والتيار للمكثف إلى كتلة وظيفة المعاوقة [Zco (s)]، وذلك كما هو موضح في الشكل التالي (3).

لتحليل أداء المكثف النشط؛ فقد تم اقتراح نموذج مقاومة جديد، والذي يتكون من طوبولوجيا الدائرة مع وحدة التحكم، بحيث يوضح الشكل التالي (4-a) مخطط كتلة وظيفة المجال الزمني للمكثف النشط باستخدام طريقة (RCC) المقترحة، كما يتم إنتاج إشارة البوابة [d (t)] للمحول ثنائي الاتجاه بواسطة مولد (PWM) فيما يتعلق بجهد التموج [vcontorl (t)] عند محطة ناقل التيار المستمر باستخدام (BPF).

وبالمثل وباستخدام تحويل لابلاس؛ يمكن الحصول على فدرة دالة المجال (s) بالشكل التالي (4-a) وعرضها في الشكل (4-b)، حيث إن مقاومة المكثف النشط بأكمله، كذلك [ZCbus (s)] هي وظيفة نقل تيار الإدخال (iCbus) إلى جهد ناقل التيار المستمر (vo).

وبسبب التحكم في الحلقة القريبة للمحول ثنائي الاتجاه؛ فإن تيار الإدخال يتكون في الواقع من عنصرين، الأول هو تيار الحالة المستقرة (iCbus ،ss) الناتج عن تشغيل الحلقة المفتوحة للمحول ثنائي الاتجاه والآخر هو تعويض (iCbus) للتيار، بحيث يكون (com) الذي تم إنشاؤه بواسطة حلقة التحكم في التغذية الراجعة السلبية.