المحوّل الثابت مقابل المحول التقليدي: شرح المزايا والتطبيقات

محول الحالة الصلبة (SST)، والمعروف أيضًا باسم محول الإلكترونيات القوية (PET)، هو جهاز كهربائي ثابت يدمج تقنية التحويل الإلكتروني مع التحويل الطاقي عالي التردد على أساس الاستقراء الكهرومغناطيسي. يقوم بتحويل الطاقة الكهربائية من مجموعة واحدة من خصائص الطاقة إلى أخرى. يمكن أن تحسن المحولات SST استقرار نظام الطاقة، وتمكن من نقل الطاقة المرنة، وهي مناسبة لتطبيقات الشبكة الذكية.

تواجه المحولات التقليدية عيوبًا مثل الحجم الكبير والوزن الثقيل والأضطرابات المتبادلة بين جانب الشبكة وجوانب الحمل، ونقص قدرة تخزين الطاقة، مما يجعلها غير قادرة بشكل متزايد على تلبية احتياجات السوق لتشغيل نظام طاقة مستقر وأمن. بالمقارنة، فإن المحولات الثابتة مدمجة وخفيفة الوزن، وتقدم تحكمًا مرنًا في التيار الأولي والجهد الثانوي وتدفق الطاقة. تحسين نوعية الطاقة ولديها ميزات واضحة في التعامل مع اضطرابات الجهد، وضمان تشغيل النظام المستقر، وتمكين النقل المرن للطاقة. بالإضافة إلى صناعة الطاقة، يمكن استخدام المحولات SST في السيارات الكهربائية والمعدات الطبية ومعالجة المواد الكيميائية والطيران والحقول العسكرية.

المميزات

محول الإلكترونيات هو جهاز تحويل طاقة جديد. بالإضافة إلى الوظائف الأساسية للمحولات الكهربائية التقليدية - تحويل الجهد والعزل الكهربائي ونقل الطاقة - فإنه يوفر قدرات إضافية مثل تنظيم نوعية الطاقة وتحكم تدفق الطاقة وتعويض الطاقة اللافعالية. تجعل هذه الوظائف المحسنة بواسطة دمج تقنية التحويل الإلكتروني والتكنولوجيات المتقدمة للتحكم، والتي تسمح بضبط مرن لسعة وطور الجهد والتيار على الجانبين الأولي والثانوي. نتيجة لذلك، يمكن التحكم بدقة في تدفق الطاقة حسب متطلبات النظام، مما يمكّن من نقل طاقة أكثر استقرارًا ومرونة. يمكن أن تعالج المحولات SST العديد من التحديات في الأنظمة الكهربائية الحديثة وبالتالي لديها آفاق تطبيق واسعة.

مقارنة بالمحولات الكهربائية التقليدية، تتميز محولات PET بما يلي:

• حجم صغير وزن خفيف؛

• عمل بالهواء دون الحاجة إلى زيت العزل، مما يقلل من التلوث البيئي ويبسّط الصيانة ويحسن السلامة؛

• قدرة على توفير سعة جهد ثابتة على الجانب الثانوي؛

• تحسين نوعية الطاقة مع التيار الدخلي والجهد الخرجي ذو الموجة الجيبية، قادر على تحقيق عامل قوة وحدوي. يمكن التحكم في الجهد والتيار على الجانبين الأولي والثانوي، مما يسمح بتعديل عشوائي لعامل القوة؛

• وظيفة مفك الدائرة الداخلية - يمكن للأجهزة الإلكترونية ذات الطاقة العالية قطع تيارات العطل خلال الميكروثانية، مما يلغي الحاجة إلى أجهزة حماية منفصلة.

بالإضافة إلى ذلك، توفر المحولات الإلكترونية وظائف فريدة، مثل: تحسين موثوقية التزويد بالطاقة عند الاتصال بالبطاريات؛ القدرة على إجراء تحويلات المرحلة الخاصة (مثل ثلاثي المرحلة إلى ثنائية أو ثلاثية المرحلة إلى رباعية)؛ وقدرة تقديم مخرجات التيار المتردد والمستمر في الوقت نفسه. في دراسة مرجعية، قام المؤلفون بإجراء مقارنات محاكاة بين المحولات الكهربائية التقليدية والمحولات الإلكترونية الذاتية التوازن تحت خمس حالات تشغيل مختلفة.

تبين نتائج المحاكاة أن PET تظهر خصائص مدخل ومخرج متفوقة تحت التشغيل الكامل للحمولة المقدرة، وفتح دائرة المرحلة الواحدة على الجانب المنخفض الجهد، وقص الدائرة الثلاثية، وجهد ثلاثي الفاز غير متوازن على الجانب العالي الجهد، وتلوث التوافقي. تقوم PET بعزل عدم التوازن أو الاضطرابات على جانب واحد من التأثير على الجانب الآخر، مما يظهر أداءً أفضل بكثير من المحولات التقليدية.