كيف يحسن المحول ذو الحالة الصلبة كفاءة الشبكة الذكية

المحولات ذات الحالة الصلبة (SST)، والتي تُعرف أيضًا بـ "المحولات الذكية"، هي أجهزة كهربائية حديثة قادرة على توفير تدفق طاقة ثنائي الاتجاه. تدمج هذه الأجهزة مكونات نصف موصلة عالية الطاقة، ودوائر التحكم، والمحولات التقليدية عالية التردد، مما يوفر وظائف متعددة مثل تعويض الطاقة غير الفعالة وتقليل التشوهات. تستجيب المحولات ذات الحالة الصلبة لمجموعة واسعة من احتياجات التطبيقات، بدءًا من الجيل الموزع إلى القطارات الكهربائية، الشبكات الكهربائية، وأنظمة الطاقة الصناعية. تتجاوز تطبيقاتها تحويل الجهد، حيث تمكن من الانتقال السلس من التيار المتردد إلى التيار المستمر والعكس بالعكس. ومع ذلك، فإن الجيل الموزع هو التطبيق الرئيسي للمحولات ذات الحالة الصلبة.

على عكس المحولات التقليدية، يمكن للمحولات ذات الحالة الصلبة أن توفر خرج تيار مستمر عند مستويات الجهد المطلوبة. في محول SST نموذجي، يتم تحويل الجهد الداخل إلى إشارة تيار متردد عالية التردد عبر محول إلكتروني للطاقة ثم يتم تغذيتها إلى الجانب الأولي لمحول عالي التردد. على الجانب الثانوي، يتم تنفيذ العملية العكسية لإنتاج الخرج المطلوب من التيار المتردد أو التيار المستمر أو كلاهما للحمل. يقلل نقل الطاقة عالية التردد بشكل كبير من وزن المحول وحجمه.

تستند العديد من مزايا المحولات ذات الحالة الصلبة إلى هذا التخفيض في الحجم. اليوم، ليس تركيب المحولات التقليدية مهمة بسيطة - فاعتبارات مثل النقل، وإعداد الموقع، والتركيب، وتكاليف النقل كلها تضيف إلى ميزانيات المشاريع. في المقابل، يمكن تركيب المحولات ذات الحالة الصلبة الأصغر وأكثر كفاءة من حيث التكلفة بسهولة في مزارع الطاقة الشمسية الصغيرة أو حاويات التخزين. كما يمكن لسرعة التحويل السريعة للأجهزة ذات الحالة الصلبة شركات الخدمات العامة من إدارة أفضل لمصادر الطاقة المتعددة التي تغذي الشبكة، حيث يمكن نشر المزيد من المحولات للتحكم وضبط جودة الطاقة بدقة.

يشار أيضًا إلى المحولات ذات الحالة الصلبة باسم المحولات الإلكترونية للطاقة (PET) أو المحولات الإلكترونية للطاقة (EPT). وهي أجهزة ذكية تستخدم تقنية التحويل الإلكتروني للطاقة لتحقيق تحويل مستوى الجهد ونقل الطاقة.

يتم توضيح مبدأها الأساسي كما يلي: أولاً، يتم تحويل إشارة التيار المتردد ذات التردد القوة إلى موجة مربعة عالية التردد بواسطة محول إلكتروني للطاقة. يتم نقل الإشارة عبر محول عزل عالي التردد، ثم يتم تحويلها مرة أخرى إلى إشارة تيار متردد ذات تردد القوة بواسطة محول إلكتروني آخر للطاقة. يتم التحكم في هذا العملية بأكملها عن طريق ضبط أجهزة التحويل الإلكترونية للطاقة عبر جهاز التحكم.

بناءً على هذا المبدأ التشغيلي، تكون مزايا المحولات ذات الحالة الصلبة أكثر وضوحًا مقارنة بالمحولات التقليدية:

• استخدام المحولات عالية التردد بدلاً من المحولات ذات التردد القوة يقلل بشكل كبير من الحجم والوزن.

• مع التحكم المناسب، يمكن تحقيق معامل قوة الوحدة على الجانب الداخلي، واستيعاب الطاقة غير الفعالة من الجانب الخارجي، وحجب التيار التوافقي، وتقليل انتشار التوافقي الثنائي الاتجاه، وتحسين جودة الطاقة بشكل فعال.

• يمكنه إزالة تأثير زيادة الجهد أو انخفاضه على الجانب المصدر على الجهد الخارجي، مما يضمن استقرار قيمة الجهد الخارجي والتواتر والشكل الموجي.

• يتميز بمداخل التيار المتردد والمستمر، مما يسهل دمج أنظمة الجيل الموزع مع الشبكة وربط الأحمال المستمرة.

• التحكم الرقمي الكامل يسهل جمع بيانات الشبكة والاتصال بشبكة المعلومات، مما يسمح بتحكم في تدفق الطاقة. كما يمكنه العمل بالتنسيق مع أنظمة نقل التيار المتردد المرنة (FACTS) لتعزيز استقرار الشبكة وموثوقيتها.

من الواضح أن المحولات ذات الحالة الصلبة مناسبة بشكل أفضل لتلبية متطلبات الشبكات الذكية ويمكنها تلبية احتياجات المستخدمين الشخصية لأنظمة الطاقة بشكل أكثر فعالية.