هل يحتاج المُحَوِّل المتصل بالشبكة إلى شبكة للعمل؟

يحتاج المحوّلات المتصلة بالشبكة إلى الاتصال بالشبكة لتتمكن من العمل بشكل صحيح. تم تصميم هذه المحوّلات لتحويل التيار الكهربائي المباشر (DC) من مصادر الطاقة المتجددة، مثل الألواح الشمسية أو توربينات الرياح، إلى التيار الكهربائي المتردد (AC) الذي يتم مزامنته مع الشبكة لإدخال الطاقة إلى الشبكة العامة. فيما يلي بعض الخصائص والظروف التشغيلية للمحوّلات المتصلة بالشبكة:

المبدأ الأساسي للعمل للمحوّلات المتصلة بالشبكة

المبدأ الأساسي للعمل للمحوّلات المتصلة بالشبكة هو تحويل التيار الكهربائي المباشر المُنتج بواسطة الألواح الشمسية أو أنظمة الطاقة المتجددة الأخرى إلى التيار الكهربائي المتردد، والذي يتم ثم تسليمه إلى الشبكة. يتكون هذا العملية من خطوتين رئيسيتين: أولاً، تحويل التيار الكهربائي المباشر إلى التيار الكهربائي المتردد، ثم نقل الطاقة المُحولة إلى الشبكة.

خصائص المحوّلات المتصلة بالشبكة

• المزامنة مع الشبكة: تحتاج المحوّلات المتصلة بالشبكة إلى العمل في مزامنة مع الشبكة، أي يجب أن يكون التردد والموجة والجهد الكهربائي للتيار المتردد الخارج متسقين مع الشبكة لضمان إمكانية إدخال الطاقة بسلاسة إلى الشبكة.

• اعتماد على الإشارة المرجعية للشبكة: تعتمد المحوّلات المتصلة بالشبكة عادة على الإشارات المرجعية التي تقدمها الشبكة لضبط التردد والموجة.

• حماية الجزيرة: تحتاج المحوّلات المتصلة بالشبكة إلى امتلاك وظيفة منع تكوين جزيرة. عندما تتوقف الشبكة عن العمل، يجب أن يكون المحوّل قادرًا على فصل نفسه بسرعة عن الشبكة لمنع الطاقة المولدة من المحوّل من أن تصبح خطرة على الفنيين الذين يقومون بصيانة النظام.

الظروف التشغيلية

• الاتصال بالشبكة: يجب أن تكون المحوّلات المتصلة بالشبكة متصلة بالشبكة حتى يمكنها إخراج التيار الكهربائي المتردد المحول إلى الشبكة.

• عمل الشبكة العادي: يمكن للمحوّلات المتصلة بالشبكة العمل فقط عندما تكون الشبكة تعمل بشكل طبيعي. إذا حدثت أعطال في الشبكة أو انقطاع للطاقة، سيتوقف المحوّل عن العمل ويدخل في وضع الانتظار حتى تعود الشبكة إلى طبيعتها.

• تردد وأمبير الشبكة: تحتاج المحوّلات المتصلة بالشبكة إلى اكتشاف التردد والأمبير للشبكة وتضمن أن التيار الكهربائي المتردد الخارج مطابق لها. إذا تجاوز التردد أو الأمبير للشبكة النطاق المحدد سلفاً، سيتوقف المحوّل عن العمل.

نمط العمل

• العمل الطبيعي: عندما تعمل الشبكة بشكل طبيعي، يقوم المحوّل بتحويل التيار الكهربائي المباشر المُنتج بواسطة الألواح الشمسية أو توربينات الرياح إلى التيار الكهربائي المتردد وإدخاله إلى الشبكة.

• حماية الأعطال: عندما تواجه الشبكة مشكلات (مثل الجهد العالي أو المنخفض، أو الانحراف في التردد، وغيرها)، سيقوم المحوّل بفصل نفسه تلقائيًا عن الشبكة لحماية المعدات والأشخاص.

• اكتشاف الجزيرة: تحتاج المحوّلات المتصلة بالشبكة إلى القدرة على اكتشاف حالة الشبكة، وإذا تم قطع الشبكة، يجب أن يتوقف المحوّل عن تزويد الشبكة بالطاقة خلال فترة زمنية محددة.

الفرق مع المحوّلات غير المتصلة بالشبكة

على عكس المحوّلات المتصلة بالشبكة، هناك المحوّلات غير المتصلة بالشبكة، والتي تم تصميمها للعمل بشكل مستقل ولا تعتمد على وجود الشبكة. غالبًا ما تستخدم المحوّلات غير المتصلة بالشبكة مع أجهزة تخزين الطاقة، مثل البطاريات، لتوفير مصدر طاقة مستقر حتى في حالة عدم وجود الشبكة.

سيناريو التطبيق

تستخدم المحوّلات المتصلة بالشبكة بشكل واسع في مشاريع توليد الطاقة المتجددة مثل أنظمة الطاقة الشمسية وأنظمة طاقة الرياح، خاصة في تطبيقات توليد الطاقة الموزعة والشبكات الصغيرة، مثل أنظمة الطاقة الشمسية على أسطح المنازل وأنظمة الطاقة الشمسية في المباني التجارية.

ملخص

تحتاج المحوّلات المتصلة بالشبكة إلى الشبكة للعمل بشكل صحيح لأنها تعتمد على الإشارات المرجعية للتردد والموجة التي تقدمها الشبكة ويجب أن تكون مزامنة مع الشبكة لإدخال الطاقة إليها. بالإضافة إلى ذلك، تحتاج المحوّلات المتصلة بالشبكة أيضًا إلى حماية الجزيرة للتأكد من الفصل في الوقت المناسب في حالة حدوث أعطال في الشبكة.