وعلى خلفية التطور السريع في تكنولوجيا الطاقة المتجددة والمركبات الكهربائية، شاحن عاكس ثنائي الاتجاه ، كجهاز اتصال رئيسي بين مصدر الطاقة والحمل، تم توسيع نطاق تطبيقه. ومع ذلك، أصبحت المشاكل التوافقية المصاحبة بارزة بشكل متزايد، مما يشكل تحديات كبيرة لاستقرار نظام الطاقة وموثوقية المعدات.
تأثير التوافقيات على المعدات الكهربائية
ارتفاع درجة حرارة الجهاز
سيؤدي وجود التوافقيات إلى زيادة القيمة الفعالة للتيار، الأمر الذي سيؤدي بدوره إلى ارتفاع درجة حرارة الجهاز. خاصة في المعدات الهامة مثل المحولات والمحركات الكهربائية، يمكن أن يتسبب المحتوى التوافقي في توليد حرارة إضافية داخل المعدات. لا تؤدي هذه الحرارة الإضافية إلى تقليل كفاءة تشغيل المحرك فحسب، بل يمكن أن تتسبب أيضًا في تدهور العزل، مما يؤدي إلى تقصير عمر المعدات.
زيادة فقدان الطاقة
تتسبب التوافقيات في نقل غير فعال للطاقة وتزيد من استهلاك الطاقة الإجمالي للنظام. على وجه التحديد، التيار الزائد الناتج عن التوافقيات يزيد من الحرارة المتولدة عن الأسلاك والمحولات، مما يسبب خسائر إضافية في الطاقة. ولا يؤدي ذلك إلى تقليل الكفاءة الإجمالية للنظام فحسب، بل يمكن أن يؤدي أيضًا إلى ارتفاع فواتير الكهرباء. بالنسبة للمستخدمين الصناعيين، قد تمثل الخسائر الناجمة عن التوافقيات جزءًا من فواتير الكهرباء الخاصة بهم، مما يؤثر بشكل مباشر على الفوائد الاقتصادية للمشروع.
عطل في المعدات الكهربائية
يمكن أن تتسبب التوافقيات العالية في حدوث أعطال في المعدات الكهربائية، خاصة في المحركات والمحولات. يمكن أن تتسبب التوافقيات في حدوث اهتزاز وضوضاء في المعدات، وزيادة التآكل الميكانيكي، وقد تؤدي في النهاية إلى فشل مبكر في المعدات. على سبيل المثال، يمكن أن يسبب تشوه شكل موجة التيار الناتج عن التوافقيات تقلبات في عزم الدوران في المحرك، مما يؤثر على تشغيله الطبيعي وحتى يتسبب في إيقاف تشغيل المعدات.
تقصير عمر البطارية
في الشاحن العاكس ثنائي الاتجاه، يحتاج نظام إدارة البطارية (BMS) إلى التعامل مع التوافقيات أثناء الشحن والتفريغ. إذا كان المستوى التوافقي مرتفعًا جدًا، فقد يتسبب ذلك في عدم استقرار عملية شحن البطارية وتفريغها، مما يؤثر على عمر دورة البطارية وأدائها. عند العمل في بيئة متناغمة عالية، قد يتم شحن البطارية بشكل زائد أو تفريغها بشكل زائد، مما يؤدي إلى تسريع توهين سعة البطارية.
تؤثر على نظام التحكم في المعدات
قد يتداخل وجود التوافقيات مع نظام التحكم في الجهاز مما يؤدي إلى فشل استراتيجية التحكم. على سبيل المثال، في نظام قيادة المحرك، تحتاج وحدة التحكم إلى مراقبة أشكال موجات التيار والجهد في الوقت الفعلي. إن وجود التوافقيات سيمنع وحدة التحكم من الحكم بدقة على حالة عمل الجهاز، مما يؤثر على سرعة استجابة ودقة الجهاز.
استراتيجيات التعامل مع التوافقيات
للتعامل بشكل فعال مع المشاكل التوافقية في أجهزة الشحن العاكس ثنائية الاتجاه، يمكن للصناعات والشركات ذات الصلة اتخاذ التدابير التالية:
المراقبة والتحليل التوافقي
إجراء مراقبة توافقية على النظام بانتظام لتحديد المصادر التوافقية ومستوياتها في الوقت المناسب حتى يمكن اتخاذ تدابير الرقابة المستهدفة. يمكن استخدام المحلل التوافقي لمراقبة أشكال موجات التيار والجهد في الوقت الفعلي وتحديد تردد وسعة التوافقيات.
تطبيق مرشح التوافقي
يمكن أن يؤدي استخدام المرشحات التوافقية السلبية أو النشطة إلى تقليل تأثير التوافقيات بشكل فعال وتحسين جودة الطاقة. تم تصميم المرشحات السلبية في دوائر رنانة عن طريق توصيل المكثفات والمحاثات على التوازي، والتي يمكن أن تمنع التوافقيات عند ترددات محددة. يقوم المرشح النشط بمراقبة شكل موجة التيار في الوقت الحقيقي ويولد شكل موجة تيار معاكس للتوافقيات، وبالتالي إلغاء المكونات التوافقية بشكل فعال.
