تقليل التشوه التوافقي في أنظمة العاكس الدقيق

تقليل التشوه التوافقي في أنظمة العاكس الدقيق

حلول فلتر الطاقة النشطة

تُوفر المحولات الدقيقة - المُركّبة كلٌّ منها تحت وحدة كهروضوئية (PV) واحدة - مزايا كبيرة لأنظمة الطاقة الشمسية المنزلية. ومع ذلك، وكما هو الحال في جميع الأنظمة القائمة على المحولات الدقيقة، فإنها تُسبب تشوّهًا توافقيًا بسبب التبديل عالي التردد. تستكشف هذه المقالة أصول التشوه التوافقي وتأثيراته واستراتيجيات التخفيف منه في استخدام المحولات الدقيقة.

فهم التوافقيات والتشويه التوافقي الكلي

التوافقيات هي مكونات الجهد أو التيار عند مضاعفات عددية صحيحة للتردد الأساسي (50/60 هرتز). التشويه التوافقي الكلي (THD) يقيس تأثيرهم الجماعي:

يؤدي ارتفاع THD إلى تدهور جودة الطاقة، مما يتسبب في زيادة التسخين، وانخفاض كفاءة المعدات، وإمكانية حدوث أخطاء في تشغيل التتابع، وتقصير عمر المعدات .

مصادر التوافقيات في أنظمة العاكس الدقيق

• تبديل PWM :يعمل تعديل عرض النبضة في تبديل أشباه الموصلات على حقن مكونات عالية التردد في المخرجات .

• الأحمال والمرشحات غير الخطية :تؤدي عقد التبديل إلى حدوث تشويه في أشكال موجات الجهد والتيار.

• التباين البيئي :تؤثر الإشعاعات الشمسية وتغيرات درجة الحرارة على أداء العاكس، مما يتسبب في تقلبات THD.

تقنيات التخفيف التوافقي العملية

أ) تصفية الإخراج (مرشحات LC وLCL)

مرشحات LC وLCL هي حلول سلبية فعالة:

• توفر مرشحات LCL تخفيفًا أفضل من تصميمات LC البسيطة وتُستخدم على نطاق واسع في المحولات المتصلة بالشبكة

• يمكن أن تعمل تصميمات LCL المُحسّنة على تقليل THD إلى أقل من 5%، مع تحقيق التوازن بين الحجم والوزن والتكلفة .

• في تطبيقات المحولات الدقيقة، أظهرت مرشحات LCL انخفاضًا في THD إلى أقل من 5%، متفوقة على تصميمات LC فقط بنحو 1%

ب) المرشحات النشطة والمتكيّفة

• مرشحات الطاقة النشطة (APFs) حقن تيارات معاكسة الطور لتخفيف التوافقيات. تتفوق مرشحات الترددات المتقدمة (APFs) على الحلول السلبية في نطاق توافقيات أوسع.

• المرشحات التكيفية التنبؤية يمكن استخدام خوارزميات LMS/NLMS لضبط المعاملات ديناميكيًا في الوقت الفعلي، مما يقلل بشكل كبير من THD

• تظهر دراسات الحالة انخفاض THD من حوالي 30% إلى حوالي 3-4% باستخدام التصفية النشطة .

ج) الهندسة المعمارية الهجينة النشطة والسلبية

يُوازن الجمع بين مرشحات LCL والتخميد النشط (مثل تغذية تيار المكثف) الأداء والاستقرار. تُؤكد عمليات المحاكاة تثبيط الرنين والتحكم المتسق في التشويه التوافقي الكلي (THD). .

د) الامتثال للمعايير

تصميم المرشحات لتلبية معايير الانبعاثات التوافقية الدولية مثل IEC 61000-3-2 وIEEE 519. تضمن الشهادة قبول السوق والالتزام برموز الشبكة .

مزايا الميكروإنفرتر للتحكم التوافقي

تُحدّ بنية العاكسات الدقيقة المعيارية، على مستوى اللوحة، من انتشار التوافقيات بشكل طبيعي. تبقى الأعطال أو التشوهات في إحدى الوحدات موضعية، مما يُقلّل من تأثيرها على النظام الأوسع. وهذا على عكس العاكسات المركزية، حيث يتم تجميع التشوهات.

مقارنة الأداء: ملخص تقليل التشويه التوافقي الكلي

التوصيات وأفضل الممارسات

1. اعتماد مرشحات LCL أو الهجينة كخط أساس لمخرجات الميكروإنفرتر.

2. دمج التصفية النشطة —إما APFs مستقلة أو مخططات تكيفية متكاملة—للتحكم الديناميكي في THD في ظل ظروف متغيرة.

3. التصميم وفقًا للمعايير (IEC 61000‑3‑2، IEEE 519) لضمان الامتثال والتشغيل البيني.

4. استخدم المراقبة في الوقت الفعلي من THD لكل وحدة لتمكين التشخيص والصيانة الاستباقية.

5. الاستفادة من وحدات العاكس الدقيق لإدارة التوافقيات القابلة للتطوير.

اتصل بنا للحصول على إرشادات الخبراء:

لمزيد من المعلومات حول كيفية عملنا مرشح التوافقيات النشطة ، مولد المتغيرات الثابتة & المحولات الدقيقة تحسين جودة الطاقة: sales@yt-electric.com