الكترونيات القدرة

تعد طاقة أمواج المحيط من أكثر مصادر الطاقة المتجددة الواعدة نظراً لكثافة طاقتها، والتي تعد أعلى من طاقة الرياح والطاقة الشمسية، بحيث يتمتع هذا المصدر بإمكانية إنتاج طاقة عالمية.

مع تطور إنترنت الأشياء (IOT) في الأنظمة الذكية، تم تجهيز عدد متزايد من مستشعرات المراقبة اللاسلكية في نظام الطاقة لإنجاز دمج أجهزة الاستشعار وأخذ عينات البيانات.

من المتوقع أن تكون هناك حاجة لشبكات التوزيع الكهربائية لاستيعاب كميات كبيرة من التوليد الموزع (DG)، بحيث سيتطلب الحفاظ على تدفقات الطاقة والجهود الفولتية في حدودها.

مع التطور السريع لتكنولوجيا الطيران، أصبح تواتر المعدات الإلكترونية المحمولة جواً أعلى وأعل ، مما يجعل مشكلة عدم توازن الطاقة التوافقية والفاعلية والجهد أكثر وأكثر خطورة.

يعتبر محول (DC-DC) وعاكس (DC-AC) عبارة عن دارات إلكترونية أساسية للطاقة تستخدم في جميع تطبيقات إلكترونيات القدرة تقريباً.

كما هو معروف فالآلة الكهربائية عبارة عن جهاز لتحويل الطاقة الكهرو ميكانيكية، بحيث تقوم بمعالجة وتوفير الطاقة للحمل، يمكن أن تعمل الآلة الكهربائية نفسها كمحرك لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، أو تعمل كمولد لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، كما و تعمل الآلة الكهربائية جنباً إلى جنب مع محول الطاقة الإلكتروني، ووحدة التحكم المرتبطة به على تشغيل المحرك.

أصبحت معدات تكييف الطاقة القائمة على إلكترونيات القدرة في كل مكان في أنظمة الطاقة، بحيث يمكن أن تولد معدات مثل محولات الطاقة الشمسية الكهروضوئية تياراً كبيراً في الوضع المشترك.

العوامل التقنية التي تساهم في التبني النهائي للتيار المتردد (ac) على التيار المباشر (dc) في تسعينيات القرن التاسع عشر تشكل تزاوجاً بين تطورات المحولات العملية والأنظمة متعددة الأطوار

التكلفة المستوية للطاقة (LCOE) هي مقياس شائع الاستخدام لتقييم نسبة التكلفة إلى الفائدة على مدى عمر مورد الطاقة، مثل الخلايا الكهروضوئية (PV)، ومع ذلك يميل مهندسو إلكترونيات الطاقة.

يجب إجراء التحقق من صحة واختبار محولات القيادة لضمان الكفاءة والأداء المناسبين في المرحلة النهائية من تطوير معدات إمداد الطاقة المختبرة ثلاثية الطور.

في السنوات الأخيرة، ازداد استخدام محركات التيار المستمر عديمة الفرشاة (BLDCMs) في العديد من التطبيقات مثل أدوات التحكم في العمليات الصناعية وأدوات الآلات الدقيقة.

أدت المخاوف السكانية والبيئية المتزايدة إلى زيادة الطلب على مصادر الطاقة النظيفة، حيث تم بذل جهود هائلة لاستكشاف مصادر الطاقة المتجددة، مثل الخلايا الكهروضوئية وطاقة الرياح وخلايا الوقود.

تم استخدام مصادر الطاقة المتجددة (RE)، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وذلك لمواجهة المخاوف بشأن انبعاث الكربون من الوقود الأحفوري.

يعد نظام المولد الكهربائي المعدل والمتكامل بمثابة بنية واعدة لحصاد الطاقة في توربينات الرياح البحرية، كما يعالج النظام غالبية الطاقة الواردة باستخدام ثنائيات سلبية موثوقة وفعالة وغير مكلفة.

للتخفيف من مشكلة جودة الطاقة في الشبكات الصغيرة، يتم تقديم إستراتيجية جديدة للتحكم المرجعي عبر الإنترنت لتوزيع المعوض الثابت باستخدام خوارزمية التعلم المعزز.

يواجه تطوير والتحقق من صحة إلكترونيات القدرة لوحدات التحكم في المحركات (MCU) تحديات كبيرة لأن المرافق الحالية لا تتناسب مع المتطلبات المرغوبة.

في جميع أنحاء العالم، تم تطوير رموز شبكة موارد الطاقة الموزعة (DER) ومعايير الترابط لتشمل وظائف دعم الشبكة الكهربائية الجديدة، وغالباً ما تشتمل هذه المعايير على وظائف لتوفير تنظيم الجهد.

تشير جودة الطاقة إلى قدرة النظام الكهربائي على إنشاء مصدر طاقة مناسب له شكل موجة جيبية نقي وخالي من الضوضاء، كما تمثل جودة الطاقة المحسنة قيمة ثابتة.

مع الانخفاض الحاد في الطاقة الأحفورية، أصبح توليد الطاقة المتجددة تدريجياً اتجاهاً لا مفر منه في صناعة الطاقة، بحيث تعد طاقة الرياح من أكثر الخيارات تنافسية نظراً لنظافتها.

إلى جانب التوسع في الطلب على نظام طاقة غير منقطعة (UPS) من فئة متعددة المئات كيلو فولت أمبير؛ فقد نما الطلب على أنظمة إلكترونيات القدرة في مجالات الطاقات المتجددة.

من الضروري للغاية استخراج وتقييم محاثة الحلقة بدقة، بحيث تأخذ هذه الحالة البنية النموذجية للمحول عالي التردد ككائن وتؤسس نموذجاً مكافئاً للدائرة.

يلزم أن ينخفض جهد مكثف ناقل التيار المستمر (DC-bus) الخاص بآلة المغناطيس الدائم المتزامن ذات الجهد العالي (PMSM) في السيارات الكهربائية (EVs).

يتم دمج مصادر الطاقة المتجددة (RES) على نطاق واسع في توليد الطاقة لتعويض الوقود الأحفوري من أجل تقليل انبعاثات الكربون، وعادة ما يتم دمج توليد الطاقة القائم على (RES) في شبكة الطاقة.

يتم تحديد ومناقشة التحديات المرتبطة بتنفيذ أنظمة حماية الشبكات الكهربائية الصغيرة بالتفصيل، وعلاوة على ذلك؛ فإنه تم إجراء دراسات محاكاة مختلفة لإثبات تحديات حماية الشبكة الصغيرة.

مع الموثوقية المعززة للأجهزة الإلكترونية للقدرة؛ فإنه تم تحسين مستوى الاستقرار والجهد لنقل التيار المباشر "تدريجياً" وتم التعرف على تقنية نقل التيار المباشر عالي الجهد (HVDC).

تلعب الكهرباء دوراً محورياً في المجتمع الحديث، وخاصةً مع تطور أجهزة إلكترونيات القدرة، وعلى الرغم من تحسن أداء العديد من الأنظمة الكهربائية والإلكترونية.

مع تزايد عدد أجيال الطاقة المتجددة التي تتضمن الكثير من أجهزة إلكترونيات القدرة التي لا توفر القصور الذاتي في نظام شبكة الطاقة، بحيث تنخفض نسبة المولدات المتزامنة.

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

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