تُعدّ العاكسات، المعروفة أيضًا بمكيفات الطاقة ومنظمات الطاقة، جزءًا أساسيًا من نظام الطاقة الكهروضوئية. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في تحويل التيار المستمر الذي تولده الألواح الشمسية إلى تيار متردد للأجهزة المنزلية، حيث يجب أن تُعالج جميع الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية بواسطة العاكس قبل أن تُصدر إلى العالم الخارجي.
يتكون نظام الطاقة الشمسية الشائع من أربعة أجزاء: اللوحة الشمسية، ووحدة التحكم في الشحن، والعاكس الشمسي، والبطارية. تُستخدم اللوحة الشمسية لتوفير تيار مستمر، ويمكن تحويلها إلى طاقة شمسية؛ بينما تتولى وحدة التحكم في الشحن مسؤولية التحكم في تحويل الطاقة؛ أما العاكس الشمسي فهو لوحة تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد، تُستخدم لتخزين الطاقة في البطاريات، بينما تُستخدم البطارية لتخزين طاقة التيار المتردد للاستخدام البشري. ويلعب العاكس الشمسي دورًا هامًا في نظام توليد الطاقة الشمسية بأكمله.
من خلال دائرة الجسر الكامل، عادةً ما يُستخدم معالج SPWM بعد التعديل والترشيح والتعزيز، وما إلى ذلك، للحصول على تردد حمل الإضاءة والجهد المقنن والتيار المتردد الجيبي المطابق للمستخدمين النهائيين للنظام. باستخدام العاكس، يمكن استخدام بطارية تيار مستمر لتزويد الأجهزة بالطاقة المترددة. يتكون نظام توليد الطاقة المترددة بالطاقة الشمسية من ألواح شمسية، ووحدات تحكم في الشحن، وعاكسات، وبطاريات؛ ولا تتضمن أنظمة توليد الطاقة المستمرة بالطاقة الشمسية عاكسات. تُسمى عملية تحويل الطاقة الكهربائية المترددة إلى طاقة كهربائية مستمرة بالتقويم، وتُسمى الدائرة التي تؤدي وظيفة التقويم دائرة تقويم، ويُسمى الجهاز الذي يُنفذ عملية التقويم جهاز تقويم أو مُقوِّم.
وبالمثل، تُسمى عملية تحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد بالانعكاس، وتُسمى الدائرة التي تؤدي وظيفة الانعكاس دائرة عاكس، ويُسمى الجهاز الذي يُحقق عملية الانعكاس جهاز عاكس أو عاكس. جوهر جهاز العاكس هو دائرة تبديل العاكس، والتي يُشار إليها باسم دائرة العاكس. تُنجز هذه الدائرة وظيفة العاكس من خلال توصيل وإيقاف مفاتيح إلكترونيات الطاقة. يتطلب تشغيل وإيقاف جهاز تبديل إلكترونيات الطاقة نبضات قيادة معينة يمكن تنظيمها عن طريق تغيير إشارة الجهد. يُشار إلى الدائرة التي تُولد النبضات وتنظمها عادةً باسم دائرة التحكم أو حلقة التحكم. يتضمن الهيكل الأساسي لجهاز العاكس، بالإضافة إلى دوائر العاكس والتحكم الموصوفة أعلاه، دوائر الحماية ودوائر الإخراج ودوائر الإدخال ودوائر الإخراج.
وظيفة ودور العاكس الشمسي
لا يقتصر عمل العاكس على التحويل المباشر للتيار المتردد فحسب، بل يُحسّن أيضًا من أداء الخلية الشمسية ويعالج أعطال النظام. باختصار، يتضمن وظائف التشغيل والإيقاف النشط، وتتبع الطاقة القصوى وضبطها، والتشغيل المضاد للانفراد (للأنظمة المتصلة بالشبكة)، وضبط الجهد النشط (للأنظمة المتصلة بالشبكة)، وكشف التيار المستمر (للأنظمة المتصلة بالشبكة)، وكشف تأريض التيار المستمر (للأنظمة المتصلة بالشبكة). فيما يلي مقدمة موجزة عن وظائف التشغيل والإيقاف النشط وتتبع الطاقة القصوى.
١. خاصية التشغيل والإيقاف النشط: بعد شروق الشمس، تزداد شدة الإشعاع الشمسي تدريجيًا، ويزداد خرج الخلية الشمسية، وعند الوصول إلى طاقة الخرج المطلوبة لمهمة العاكس، يبدأ العاكس بالعمل بنشاط. بعد بدء التشغيل، يراقب العاكس خرج وحدة الخلية الشمسية باستمرار، فإذا تجاوزت طاقة الخرج طاقة الخرج المطلوبة لمهمة العاكس، يستمر العاكس في العمل؛ حتى عند إيقاف التشغيل عند غروب الشمس، حتى في الأيام الغائمة والممطرة. عندما يصبح خرج وحدة الخلية الشمسية صغيرًا ويقترب خرج العاكس من الصفر، يدخل العاكس في وضع الاستعداد.
٢. وظيفة تتبع الطاقة القصوى وضبطها: يتغير خرج وحدة الخلايا الشمسية مع شدة الإشعاع الشمسي ودرجة حرارة وحدة الخلايا الشمسية نفسها (درجة حرارة الشريحة). بالإضافة إلى ذلك، ولأن وحدة الخلايا الشمسية تتميز بانخفاض الجهد مع زيادة التيار، فإنها تُحدد أفضل نقطة تشغيل للحصول على أقصى طاقة. تتغير شدة الإشعاع الشمسي، ومن الواضح أن نقطة التشغيل المثلى تتغير أيضًا. فيما يتعلق بهذه التحويلات، تم وضع نقطة تشغيل وحدة الخلايا الشمسية في أقصى نقطة طاقة، حيث تم نقل النظام من وحدة الخلايا الشمسية للحصول على أقصى خرج طاقة، وهذا التحكم هو التحكم في تتبع أقصى طاقة. أهم ميزة في عاكس الطاقة الشمسية لنظام توليد الطاقة الشمسية هي أنه يتضمن وظيفة تتبع أقصى نقطة طاقة (MPPT).
معلمات أداء العاكسات الشمسية
هناك العديد من المعلمات والشروط الفنية التي تصف أداء العاكس، وهنا فقط وصف موجز للمعلمات الفنية المستخدمة بشكل شائع عند تقييم العاكس.
1. استخدام الظروف البيئية للعاكس، ظروف الاستخدام العادية للعاكس: ارتفاع لا يزيد عن 1000 متر، درجة حرارة الهواء -30 ~ +40 ℃.
2. ظروف طاقة الإدخال DC، نطاق تقلب جهد الإدخال DC: ± 15% من الجهد المقدر لحزمة البطارية.
٣. جهد الخرج المُصنّف، ضمن نطاق التذبذب المسموح به لجهد التيار المستمر المُدخل، يُشير إلى أن العاكس يجب أن يكون قادرًا على إخراج قيمة الجهد المُصنّف. عادةً ما تُحدَّد دقة قيمة جهد الخرج المُصنّف كما يلي:
(1) في حالة التشغيل المستقرة، يجب أن يكون لنطاق تقلب الجهد حد، على سبيل المثال، لا يتجاوز انحرافه ±3% أو ±5% من القيمة المقدرة.
(2) في الوضع الديناميكي حيث يكون هناك تغيير مفاجئ في الحمل أو تأثير عوامل مزعجة أخرى، يجب ألا يتجاوز انحراف جهد الخرج ±8% أو ±10% من القيمة المقدرة.
4. تردد الخرج المقدر، يجب أن يكون تردد جهد التيار المتردد لمخرج العاكس قيمة مستقرة نسبيًا، عادةً لتردد 50 هرتز. في ظل ظروف التشغيل العادية، يجب أن يكون الانحراف في حدود ± 1%.
٥. تيار الخرج المُصنَّف (أو سعة الخرج المُصنَّفة)، ويُقاس ضمن نطاق معامل قدرة الحمل المُحدَّد لتيار الخرج المُصنَّف للعاكس. تُقدَّر سعة الخرج المُصنَّفة في بعض منتجات العاكس بوحدة الفولت أمبير أو الكيلو فولت أمبير. تُحسب سعة العاكس المُصنَّفة على أنها حاصل ضرب جهد الخرج المُصنَّف في تيار الخرج المُصنَّف عندما يكون معامل قدرة الخرج 1 (أي حمل مقاوم بحت).
٦. كفاءة الخرج المقدرة: كفاءة العاكس في ظروف التشغيل المحددة، ونسبة طاقة الخرج إلى طاقة الدخل تُقاس بـ ١TP3T. كفاءة العاكس تحت سعة الخرج المقدرة هي كفاءة الحمل الكامل، وكفاءته عند ١٠١TP3T هي كفاءة الحمل المنخفض.
7. الحد الأقصى لمحتوى التوافقيات في العاكس، عاكس الموجة الجيبية، تحت الحمل المقاوم، يجب أن يكون الحد الأقصى لمحتوى التوافقيات لجهد الخرج ≤ 10%.
٨. قدرة العاكس على تحمل الحمل الزائد، في ظل الظروف المحددة، وفي فترة زمنية قصيرة نسبيًا، يتجاوز خرج العاكس القيمة الحالية المقدرة. يجب أن تلبي قدرة العاكس على تحمل الحمل الزائد متطلبات معينة ضمن معامل قدرة الحمل المحدد.
9. كفاءة العاكس، في جهد الخرج المقدر، والتيار الخارج وعامل القدرة المحدد للحمل، ونسبة الطاقة النشطة لخرج العاكس والطاقة النشطة للإدخال (أو طاقة التيار المستمر).
- معامل قدرة الحمل، الذي يُميز قدرة العاكس على تحمل الأحمال الحثية أو السعوية. في الظروف الجيبية، يتراوح معامل قدرة الحمل بين 0.7 و0.9 (متأخر)، والقيمة الاسمية 0.9.
11. عدم تناسق الحمل، تحت الحمل غير المتماثل 10%، يجب أن يكون عدم تناسق جهد خرج العاكس ثلاثي الطور بتردد ثابت ≤ 10%.
12. عدم توازن جهد الخرج، في ظل ظروف التشغيل العادية، يجب ألا يتجاوز عدم توازن جهد الخرج ثلاثي الطور (نسبة مكون التسلسل العكسي إلى مكون التسلسل الإيجابي) قيمة محددة، والتي يتم التعبير عنها عمومًا في %، مثل 5% أو 8%.
13. خصائص البدء، في ظل ظروف التشغيل العادية، يجب أن يكون العاكس في ظروف التشغيل بالحمل الكامل وبدون تحميل، قادرًا على البدء 5 مرات متتالية بشكل طبيعي.
١٤. وظيفة الحماية: يجب إعداد العاكس بما يلي: حماية من قصر الدائرة، حماية من التيار الزائد، حماية من ارتفاع درجة الحرارة، حماية من الجهد الزائد، حماية من انخفاض الجهد، وحماية من فقدان الطور. تعني حماية الجهد الزائد أنه في حالة عدم وجود إجراءات تثبيت الجهد، يجب توفير إجراءات حماية من الجهد الزائد للخرج لحماية نقطة القطع السالبة من تلف الجهد الزائد للخرج. أما حماية التيار الزائد، فتعني حماية العاكس من التيار الزائد، والتي يجب أن تضمن حدوث قصر في الدائرة الكهربائية أو تجاوز التيار القيمة المسموح بها في الوقت المناسب، وذلك لتجنب تلف تيار الاندفاع.
١٥. التداخل ومقاومة التداخل: يجب أن يكون العاكس قادرًا على تحمل التداخل الكهرومغناطيسي في البيئة العامة في ظل ظروف التشغيل العادية المحددة. يجب أن يتوافق أداء مقاومة التداخل والتوافق الكهرومغناطيسي للعاكس مع أحكام المعايير ذات الصلة.
16. يجب أن يكون التشغيل غير المتكرر والمراقبة والصيانة للعاكس ≤ 95 ديسيبل؛ يجب أن يكون التشغيل المتكرر والمراقبة والصيانة للعاكس ≤ 80 ديسيبل.
17. العرض، يجب أن يكون العاكس مزودًا بشاشة عرض بيانات للمعلمات مثل جهد خرج التيار المتردد والتيار الخارج وتردد الخرج، وعرض إشارة الشحنة الداخلة والنشاط وحالة الخطأ.
18. وظيفة الاتصال، تتيح وظيفة الاتصال عن بعد للمستخدم التحقق من حالة تشغيل الجهاز والبيانات المخزنة دون الحاجة إلى الذهاب إلى الموقع.
١٩. تشوه شكل الموجة لجهد الخرج: عندما يكون جهد خرج العاكس جيبيًا، يجب تحديد أقصى تشوه موجي مسموح به (أو محتوى التوافقيات). يُعبَّر عادةً عن هذا التشوه بإجمالي تشوه شكل الموجة لجهد الخرج، ويجب ألا تتجاوز القيمة ٥١TP3T (١٠١TP3T مسموح بها للخرج أحادي الطور).
٢٠. خصائص بدء التشغيل، وتحديد قدرة العاكس على بدء التشغيل وأدائه الديناميكي. يجب أن يضمن العاكس بدء تشغيل موثوقًا تحت الحمل المُصنّف.
٢١. تُصدر أجهزة إلكترونيات الطاقة، والمحولات، ومُحَثات الترشيح، والمفاتيح الكهرومغناطيسية، والمراوح، والمكونات الأخرى ضوضاء. عند تشغيل العاكس بشكل طبيعي، يجب ألا يتجاوز مستوى ضوضاءه ٨٠ ديسيبل، وألا يتجاوز مستوى ضوضاء العاكسات الصغيرة ٦٥ ديسيبل.
شركة بولاند للطاقة المتجددة المحدودة، شركة متكاملة للطاقة الجديدة، تُقدم لكم حلولاً متكاملة عالية الجودة لطاقة الرياح والطاقة الشمسية وأنظمة تخزين الطاقة. بولاند الآن شركة تابعة لشركة CRRC، وهي مسؤولة عن التوسع الخارجي لأعمال CRRC في مجال طاقة الرياح والطاقة الشمسية. نمتلك سلسلة توريد داخلية متكاملة نسبيًا، وشبكة خدمات، وجودة منتجات وتقنيات ممتازة.
بولاند توفر محطة توليد الكهرباء EPC والاستثمار والاستحواذ في محطة توليد الكهرباء.
لا تتردد في الاتصال بنا إذا كنت بحاجة إلى أي دعم فني.
بريدي الإلكتروني: marketing@boland-hydroturbine.com
واشنطن: +8613923745989
