مع التطور السريع للطاقة المتجددة وتكنولوجيا المركبات الكهربائية، أصبح مجال تطبيق الشاحن العاكس ثنائي الاتجاه ( شاحن عاكس ثنائي الاتجاه ) كجهاز رئيسي يربط مصدر الطاقة والحمل يتوسع باستمرار. ومع ذلك، فإن المشكلة التوافقية التي تلت ذلك ظهرت تدريجياً، مما يشكل تحديات خطيرة لاستقرار نظام الطاقة وموثوقية المعدات.
تعريف وسبب التوافقيات
تشير التوافقيات إلى أشكال موجات التيار أو الجهد في نظام الطاقة بترددات تمثل مضاعفات صحيحة للتردد الأساسي، عادة 50 هرتز أو 60 هرتز. تشتمل المكونات التوافقية على ترددات مختلفة أعلى من التردد الأساسي، مثل مرتين (100 هرتز أو 120 هرتز)، 3 مرات (150 هرتز أو 180 هرتز)، وما إلى ذلك. ويرتبط توليد التوافقيات ارتباطًا وثيقًا بخصائص عمل الأحمال غير الخطية وأجهزة التبديل. في عملية الشاحن العاكس ثنائي الاتجاه لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد، نظرًا لخصائص عملية التحويل الخاصة به، غالبًا ما يتم تقديم التوافقيات، مما يؤثر على الأداء العام للنظام.
تأثير التوافقيات على المعدات
ارتفاع درجة حرارة المعدات: يمكن أن تسبب التوافقيات حرارة إضافية داخل المعدات، خاصة في المعدات مثل المحولات والمحركات. ستؤدي الزيادة في المكونات التوافقية إلى زيادة القيمة الفعالة للتيار، مما يتسبب في توليد حرارة أكثر من المعتاد أثناء التشغيل، مما لا يؤدي إلى تقصير عمر خدمة المعدات فحسب، بل قد يسبب أيضًا مخاطر على السلامة.
زيادة فقدان الطاقة: سيؤدي التيار الإضافي الناتج عن التوافقيات إلى زيادة تسخين السلك، مما يؤدي إلى نقل غير فعال للطاقة وفقدان إضافي. ولا تقلل هذه الظاهرة من الكفاءة الإجمالية للنظام فحسب، بل قد تسبب أيضًا زيادة كبيرة في تكاليف الكهرباء، مما يؤدي إلى أعباء اقتصادية على المؤسسات.
عطل المعدات الكهربائية: قد تتسبب التوافقيات عالية الترتيب في تعطل المعدات الكهربائية، خاصة في المعدات الرئيسية مثل المحركات والمحولات. سيؤدي وجود التوافقيات إلى حدوث اهتزاز وضوضاء في المعدات، وزيادة التآكل الميكانيكي، وقد يتسبب في فشل مبكر للمعدات، مما يؤدي إلى تكاليف توقف غير ضرورية لعمليات الشركة.
تقصير عمر البطارية: في أجهزة الشحن العاكسة ثنائية الاتجاه، يحتاج نظام إدارة البطارية (BMS) إلى التعامل بشكل فعال مع التوافقيات أثناء الشحن والتفريغ. إذا كان المستوى التوافقي مرتفعًا جدًا، فستصبح عملية شحن البطارية وتفريغها غير مستقرة، مما سيؤثر على عمر دورة البطارية والأداء العام.
تأثير التوافقيات على جودة الطاقة
تشويه شكل موجة الجهد: سيؤدي وجود التوافقيات إلى تشويه شكل موجة الجهد، مما يؤثر على جودة الطاقة. قد يؤدي تشويه شكل موجة الجهد الكهربي إلى عدم عمل الجهاز بشكل صحيح، خاصة بالنسبة للمعدات الحساسة (مثل أجهزة الكمبيوتر والمعدات الطبية وما إلى ذلك)، مما قد يتسبب في فقدان البيانات أو تعطل المعدات.
التشوه التوافقي الكلي (THD): سيؤدي وجود التوافقيات إلى ارتفاع مؤشر التشوه التوافقي الكلي (THD). THD هو معلمة هامة لقياس تشويه الجهد أو الطول الموجي الحالي. لن تؤثر قيم THD العالية جدًا على جودة الطاقة فحسب، بل قد تتداخل أيضًا مع التشغيل العادي للمعدات.
استقرار الشبكة: زيادة التوافقيات قد يكون لها تأثير سلبي على استقرار الشبكة. يمكن أن تسبب التوافقيات تذبذبات في الشبكة وقد تتسبب أيضًا في فشل الشبكة وانقطاع التيار الكهربائي. في حالة الاتصال بالشبكة على نطاق واسع، يكون تأثير التوافقيات واضحًا بشكل خاص، مما قد يقلل من السلامة العامة للنظام.
