الطاقة المتقدمة دائمة الخضرة: تعزيز مستقبل الأداء العالي

أعلنت شركة Advanced Energy Industries، وهي شركة متخصصة في تكنولوجيا تحويل الطاقة الدقيقة، مؤخرًا عن إطلاق الجيل التالي من منصة تحويل AC/DC عالية الطاقة، Evergreen. يتميز هذا النظام المبتكر بالتطورات الكبيرة في إنتاج الطاقة والنمطية وسهولة الاستخدام، مما يجعله يغير قواعد اللعبة للعديد من التطبيقات عالية الطاقة.

في مقابلة مع Power Electronics News، أشار كريستوفر جونز، مدير التسويق الفني في Advanced Energy، إلى الفوائد والتطبيقات الرئيسية لحل تحويل الطاقة AC/DC الجديد.

التصميم المعياري هو المفتاح

تعالج منصة Evergreen الطلب المتزايد على حلول تحويل AC/DC تتسم بالكفاءة والقوة والمدمجة. في حين أن الأنظمة التقليدية غالبًا ما تكافح لتلبية متطلبات الطاقة المتزايدة باستمرار للتطبيقات الصناعية والطبية والحاسوبية الحديثة، فإن Evergreen تعالج هذا التحدي من خلال تقديم تصميم معياري.

وقال جونز: “إن Evergreen هو مفهوم جديد تمامًا قمنا بتطويره، ونستمر في تطويره، حول الانتقال إلى كثافة طاقة أعلى”. “نحن نأخذ اللبنات الأساسية في منصة Evergreen [such as PFC, filtering, control section, etc.]ونحن نعمل على تقسيمها إلى وحدات، والاستفادة من قابليتها للتوسع عبر العديد من المنتجات المختلفة.”

أول منتج Evergreen الذي أعلنت عنه شركة Advanced Energy هو FCM 10 kW (الشكل 1)، وهو عبارة عن كتلة بناء لرف كهربائي مبرد بالهواء بقدرة 10 كيلووات يمكن توصيله برف قياسي مقاس 19 بوصة. الرف الكهربائي هو نظام حامل شائع الاستخدام في رفوف مركز البيانات. والغرض منه هو توفير وظائف تصحيح الطاقة وإدارة النظام وتوزيع الطاقة.

يمكن دمج ما يصل إلى ثلاث وحدات FCM بقدرة 10 كيلووات لزيادة طاقة الخرج المقدمة. الجهاز قابل للتوصيل السريع لإجراء صيانة خالية من المتاعب، ويوفر طاقة أمامية كبيرة تتراوح من 48 إلى 60 فولت وقابل للتطوير إلى نطاق ميجاوات.

يوضح الشكل 2 رف FCM بقدرة 30 كيلو وات، وهو مثال على النهج المعياري الذي تتبناه محولات التيار المتردد/التيار المستمر عالية الطاقة من Evergreen.

وقال جونز: “يمكنك أن تأخذ ثلاث وحدات ووحدة تحكم في الرف ترافقها للتحكم في 30 كيلووات”. “بعد ذلك يمكنك تجميع هذه الأرفف معًا وبناء قوة أعلى. وبينما نمضي قدمًا، سنطرح منتجات ذات خصائص جهد مختلفة.

العوامل الرئيسية للخضرة

العوامل الرئيسية لعائلة Evergreen لمحولات التيار المتردد/المستمر هي كما يلي:

• طاقة خرج أعلى 2.5×: بالمقارنة مع الأجيال السابقة، توفر Evergreen قفزة كبيرة في خرج الطاقة، حيث تصل إلى مستويات جديدة لتحويل وحدات التيار المتردد/المستمر.
• التكوين السريع للنظام وتوسيع نطاق الطاقة: يتيح التصميم المعياري تخصيص النظام بسرعة وسهولة. يمكن للمستخدمين إضافة أو إزالة الوحدات لتتناسب بدقة مع احتياجاتهم المحددة من الطاقة.
• مساحة صغيرة: تتميز وحدات FCM10K المبردة بالهواء بحجم صغير (مساحة 2U × 3U) مع توفير 10 كيلووات من الطاقة. ومن خلال تكديس هذه الوحدات على رفوف متوافقة مع معايير الصناعة، يمكن للمستخدمين تحقيق مستويات طاقة عالية جدًا للتطبيقات كثيرة المتطلبات.

يستخدم محول التيار المتردد/المستمر طوبولوجيا مقوم فيينا، والتي توفر جهد خرج نظيفًا للغاية مع تصحيح عامل القدرة الوحدوي تقريبًا، وتشوه توافقي إجمالي منخفض جدًا وكفاءة عالية.

مع عامل طاقة يبلغ 0.98 وكفاءة تزيد عن 95.5% (الذروة 97%)، تقلل Evergreen من نفقات المرافق. يوفر هذا الحل المدمج 37 واط/بوصة.³ من كثافة الطاقة، وهو ما يكفي لتوفير طاقة خرج أعلى في منطقة أصغر. بالمقارنة مع سابقاتها، تعرض منصة Evergreen تحسينات كبيرة في كل من الكفاءة وكثافة الطاقة.

من خلال إعطاء الأولوية للكفاءة والتحكم في المستخدم، تحقق منصة Evergreen كفاءة ملحوظة وعامل طاقة، مما يقلل من هدر الطاقة ويقلل تكاليف المرافق.

وقال جونز: “إذا نظرت إلى منحنى الكفاءة، حيث نصل ​​إلى ذروة تبلغ حوالي 97%، فستجد أنه مسطح للغاية”. “من حمولة 30% إلى حمولة كاملة، كانت النسبة مرتفعة جدًا في التسعينيات. وهذا مهم جدًا لتطبيقات مثل مراكز البيانات.

تقدم Evergreen نظام تحكم مركزي، مما يسمح بالمراقبة والتعديلات بسهولة من نقطة واحدة. بالإضافة إلى ذلك، سيعمل اتصال الأجهزة المحمولة القادم على تمكين ميزات مثل:

• تحديد الوحدة اللاسلكية وتكوينها
• التحقق من الحالة في الوقت الحقيقي
• استكشاف الأخطاء وإصلاحها عن بعد
• استرجاع البيانات

تعمل هذه الميزات على تبسيط إدارة النظام وتقليل وقت التوقف عن العمل للصيانة أو استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

“بالنسبة للتحكم الرئيسي في النظام، اخترنا Modbus، مع RS485 كطبقة مادية،” قال جونز. “نحن نقدم أيضًا دونجل يقوم بإجراء التحويلات من Modbus إلى CAN bus.

وأضاف: “لدينا أيضًا عملاء في عالم أشباه الموصلات يرغبون في استخدام Ethernet وEtherCAT”. “كل هذه الخيارات متاحة بالفعل، بل إننا نقوم بتوفير بند في خريطة الطريق الخاصة بنا لواجهة لاسلكية.”

تمتلك شركة Advanced Energy أيضًا براءة اختراع تتعلق بقدرة الاتصال بالمجال القريب. باستخدامها، يتم دمج شريحة صغيرة في مقبض مصدر الطاقة. يمكن للمستخدم الوصول إلى مصدر الطاقة، والنقر أو الاستمرار على الهاتف بالقرب منه، وتكوين مصدر الطاقة والحصول على جميع أنواع القياس عن بعد منه.

يمكن إجراء كل هذه العمليات دون توصيل الوحدة ومراعاة الجوانب المتعلقة بالأمن. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للرقاقة أن تحصد الطاقة من الجهاز المستخدم للاتصال، أي الهاتف المحمول.

التطبيقات

تم تصميم منصة Evergreen لتحقيق المرونة والتخصيص. تدرك شركة Advanced Energy أن كل تطبيق له متطلبات فريدة. تم تصميم Evergreen مع أخذ ذلك في الاعتبار، مما يوفر إمكانات تكوين سريعة في المصنع. يمكن لفريق هندسي متخصص تعديل النظام الأساسي لتلبية احتياجات محددة، مما يضمن الأداء الأمثل لتطبيقات متنوعة.

إن الجمع بين كثافة الطاقة العالية والنمطية والميزات سهلة الاستخدام يجعل Evergreen مثاليًا لمجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك:

• الأتمتة الصناعية
• معدات طبية
• تصنيع أشباه الموصلات
• مراكز البيانات فائقة الحجم
• أنظمة الاختبار والقياس
• تطبيقات الدفاع

وقال جونز: “أحد الأشياء اللطيفة هو أننا لا نملك دورة تطوير طويلة”. “بوجود هذه المنصة المعيارية، عندما يتعلق الأمر بطرح المنتج، يمكننا بسهولة إجراء تعديلات للعملاء كلما احتاجوا إلى ذلك.”

وتتطلع شركة Advanced Energy أيضًا إلى التطبيقات المستقبلية، بما في ذلك شبكات التيار المستمر الصغيرة، والأجهزة الطبية عالية الطاقة (التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير المقطعي المحوسب)، واللحام الصناعي الثقيل، ومحركات الليزر، ومصفوفات الرادار.

يمثل إطلاق Evergreen تقدمًا كبيرًا في تقنية تحويل التيار المتردد/المستمر. من خلال توفير مخرجات طاقة استثنائية وتكوين سهل الاستخدام والتركيز على الكفاءة، تعمل Evergreen على تمكين المهندسين من تصميم ونشر أنظمة عالية الأداء بسرعة ومرونة أكبر. من المتوقع أن تصبح هذه المنصة المبتكرة الحل الأمثل لمجموعة واسعة من التطبيقات المطلوبة عبر مختلف الصناعات.

مقالة الطاقة المتجددة دائمة الخضرة: تعزيز مستقبل الأداء العالي ظهرت للمرة الأولى على أخبار إلكترونيات الطاقة.