المحولات

المحولات Synchronverter المزامنة أو المولدات الافتراضية المتزامنة هي محولات تقلد المولدات المتزامنة لتوفير “الجمود الاصطناعي” للخدمات المساعدة في أنظمة الطاقة الكهربائية.

الشكل 1. رسم تخطيطي بسيط لبيئة تشغيل Synchronverter

خلفية
محولات معيارية هي عناصر القصور الذاتي منخفضة جدا. خلال الفترات العابرة ، والتي غالباً ما تكون بسبب أخطاء أو تغيرات مفاجئة في الحمل ، فإنها تتبع التغيرات بسرعة وقد تتسبب في حالة أسوأ ، ولكن المولدات المتزامنة لديها قصور ملحوظ يمكن أن يحافظ على ثباتها.

في الآونة الأخيرة من خلال استخدام المزيد من الطاقات المتجددة ، وخاصة الخلايا الشمسية ، تم استخدام المزيد من المحولات في الشبكات وبسبب السبب المذكور ، فإن هذا قد يعرض موثوقية نظام الطاقة للخطر.

التاريخ
بدأت Hydro-Québec تتطلب الجمود الاصطناعي في عام 2005 كأول مشغل شبكة. لمواجهة انخفاض التردد ، يتطلب مشغل الشبكة دفعة مؤقتة بنسبة 6٪ من الطاقة عن طريق دمج إلكترونيات الطاقة مع القصور الدوار لدوار توربين الرياح. دخلت متطلبات مماثلة حيز التنفيذ في أوروبا في عام 2016.

نموذج التزامن
يمكن تقسيم الهيكل المتزامن إلى قسمين: جزء الطاقة (انظر الشكل 2) والجزء الإلكتروني. جزء الطاقة هو مسار تحويل الطاقة والنقل ، بما في ذلك الجسر ، دائرة المرشح ، خط الكهرباء ، إلخ. الجزء الإلكتروني يشير إلى وحدات القياس والتحكم ، بما في ذلك أجهزة الاستشعار و DSP.


الشكل 2. جزء الطاقة من التزامن

النقطة المهمة في مزامنة النماذج هي التأكد من أن لها سلوك ديناميكي مماثل لمولد متزامن (انظر الشكل 3). يتم تصنيف هذا النموذج إلى نموذجين حتى 7 طرازات ، نظرًا لتعقيده. ومع ذلك ، يتم استخدام نموذج 3 الترتيب على نطاق واسع بسبب التنازل الصحيح بين الدقة والتعقيد.



أين  و  هي مكونات dq-axes للجهد المطرافي.


الشكل 3. نموذج لكل مرحلة من SG متصل بحافلة لا نهائية

استراتيجية التحكم

كما هو مبين في الشكل 3 ، عندما يتم التحكم في العاكس كمصدر للجهد ، فإنه يتكون من وحدة التزامن للتزامن مع الشبكة وحلقة الطاقة لتنظيم القوة الحقيقية والقوة التفاعلية المتبادلة مع الشبكة. تحتاج وحدة التزامن في الغالب إلى توفير التردد والسعة. ولكن عندما يتم التحكم في العاكس كمصدر حالي ، غالباً ما تكون وحدة المزامنة مطلوبة لتوفير طور الشبكة فقط ، لذلك يكون من الأسهل بكثير التحكم فيه كمصدر حالي.

نظرًا لأن المتزامن قادر على إجراء المزامنة مع الشبكة بطبيعته ، يمكن دمج وظيفة المزامنة في وحدة التحكم في الطاقة بدون وحدة التزامن.وينتج عن ذلك وحدة تحكم مضغوطة ، كما هو موضح في الشكل 4.


الشكل 4. هياكل التحكم النموذجية لعاكس الطاقة المتصلة بالشبكة. (أ) عندما يتم التحكم بها كإمداد للجهد. (ب) عندما يتم التحكم بها كإمداد حالي.


الشكل 5. هيكل التحكم المضغوط لعاكس متصل بالشبكة.

تطبيقات

PV
كما ذكرنا من قبل ، يمكن معالجة المحولات المتزامنة مثل مولد متزامن ، مما يسهل التحكم في المصدر ، لذلك ينبغي استخدامه على نطاق واسع في مصادر الطاقة الأولية الكهروضوئية (PES).

HVDC

توربينات الرياح

العاصمة microgrid
يقترح أيضا استخدام المزامن في microgrids لأن مصادر DC يمكن تنسيقها مع تردد الجهد ac ، دون أي شبكة اتصالات.


الرقم 6. جزء الطاقة من ثلاث مراحل المزامن.