دور مفتاح الفصل السريع جداً (UFD) في مفتاح الدائرة الهجين لـ ABB HVDC

حل مفتاح الدائرة الهجينة للتيار المستمر

يجمع حل مفتاح الدائرة الهجينة للتيار المستمر بين قدرات التحويل الممتازة لأجهزة الإلكترونيات القوية (مثل IGBT) وخصائص فقد الطاقة المنخفضة للمفاتيح الكهربائية الميكانيكية. يضمن هذا التصميم أنه ما لم يكن هناك حاجة للانقطاع، فإن التيار لا يتدفق عبر الأشباه الموصلات في المفتاح الرئيسي. يتم تحقيق ذلك من خلال مسار تجاوز ميكانيكي، يتكون من فاصل فائق السرعة (UFD) ومفتاح تبديل مساعد متصل بشكل متسلسل، كما هو موضح في الشكل.

مبدأ العمل

العمل العادي:

خلال العمل العادي، يتدفق التيار عبر مسار التجاوز الميكانيكي، مع كون UFD ومفتاح التبديل المساعد في وضع الإغلاق. لذا، لا يتدفق التيار عبر الأشباه الموصلات في المفتاح الرئيسي، مما يقلل من الفقد.

اكتشاف الأعطال والانقطاع:

عند اكتشاف عطل، يقوم مفتاح التبديل المساعد بتحويل التيار بسرعة من مسار التجاوز إلى المفتاح الرئيسي المتوازي. يضمن هذا العملية أن يكون بإمكان UFD فصل أطرافه تحت ضغط تيار شبه صفري، وبالتالي تجنب تكون القوس الكهربائي والتسخين الزائد.

دور UFD:

• العزل الكهربائي الكامل: يجب على UFD توفير العزل الكهربائي الكامل بين أطرافه بعد تشغيل المفتاح الرئيسي (أي بعد انقطاع التيار) لمنع إعادة التوصيل.

• التيار الأقصى المقنن: يجب أن يكون بإمكان UFD تحمل التيار الأقصى المقنن للنظام للتأكد من التشغيل الموثوق به تحت جميع الظروف.
  الاستجابة السريعة: في حالة حدوث أعطال غير متوقعة في مكونات النظام الفرعية، يجب أن يكون بإمكان UFD القيام بعملية الإغلاق فورًا لحماية النظام بأكمله من التلف.

تفسير الرسم البياني

في الرسم البياني، يتم تسمية مفتاح الفصل فائق السرعة بالحرف b. وتكون تخطيط النظام كاملاً كالتالي:

• مسار التجاوز الميكانيكي: يتكون من UFD ومفتاح التبديل المساعد المتصل بشكل متسلسل.

• المفتاح الرئيسي: يحتوي على أجهزة الإلكترونيات القوية (مثل IGBT) لتقطيع التيار بسرعة أثناء الأعطال.

• مفتاح التبديل المساعد: يقوم بتحويل التيار بسرعة من مسار التجاوز إلى المفتاح الرئيسي عند اكتشاف العطل.

الخاتمة

يحقق حل مفتاح الدائرة الهجينة للتيار المستمر انقطاع التيار بكفاءة وموثوقية من خلال الجمع بين خصائص التحويل السريع لأجهزة الإلكترونيات القوية وخصائص فقد الطاقة المنخفضة للمفاتيح الميكانيكية. دور UFD الرئيسي هو ضمان الانقطاع السريع والأمن للتيار وتوفير العزل الكهربائي اللازم أثناء حالات الأعطال، مما يحمي النظام من التلف.