أخبار التكنولوجيا

التحكم في محول الطاقة: برنامج تعليمي


يلعب التحكم في محول الطاقة دورًا مهمًا في تحسين الأداء العام لأنظمة تحويل الطاقة. من خلال التحكم المناسب ، يمكن زيادة كفاءة محول الطاقة إلى الحد الأقصى وتقليل فقد الطاقة وتحسين عمر المكونات. من خلال تصميم خوارزميات تحكم متطورة ، يمكن إدارة انتقالات الطاقة بكفاءة وبشكل أمثل مع الحفاظ على جهد خرج محول الطاقة وثبات التيار.

يتمثل أحد الجوانب المهمة للتحكم في محول الطاقة في القدرة على التكيف مع التغيرات الديناميكية في ظروف التحميل وخصائص مصدر الطاقة. يتيح ذلك لمحول الطاقة توفير خرج ثابت ومتسق ، بغض النظر عن التغيرات في الطلب على الطاقة أو الظروف البيئية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يشتمل التحكم في محول الطاقة على عدد من الميزات المتقدمة ، مثل تعديل شكل الموجة الناتج ، وتعويض التشوه التوافقي ، وإدارة جودة الطاقة. تتيح هذه الميزات إمكانية التكيف مع الاحتياجات المحددة للتطبيق وضمان مصدر طاقة موثوق وعالي الجودة.

يؤدي البحث والتطوير في مجال التحكم في محول الطاقة باستمرار إلى تقنيات جديدة وخوارزميات أكثر تطوراً. إن استخدام وحدات التحكم الرقمية المتقدمة ، جنبًا إلى جنب مع خوارزميات التحكم الذكية القائمة على التعلم الآلي ، يفتح آفاقًا جديدة لتحسين أداء محولات الطاقة الإلكترونية. تُستخدم تقنية تعديل عرض النبضة (PWM) على نطاق واسع للتحكم في محولات الطاقة. تتضمن طريقة التحكم هذه توليد إشارة تمكن من تشغيل وإيقاف المفاتيح الإلكترونية لمحول الطاقة لتحقيق قيمة الجهد المطلوبة عند الخرج. يتم تحقيق وظيفة التبديل هذه (انظر المثال في الشكل 1) من خلال مقارنة إشارتين: المودول والناقل. يمكن تلخيص هاتين الإشارتين على النحو التالي:

  • المودولانت عبارة عن إشارة تحتوي على المعلومات الفعلية حول جهد الخرج المطلوب.
  • الناقل عبارة عن إشارة دورية ، عادة ما تكون على شكل موجة مثلثة ، يتوافق تردد تحويلها مع تردد محول الطاقة.

من خلال التفاعل بين هاتين الإشارتين ، يتم إنشاء وظيفة التبديل. كدليل ، يتكون النظام الموضح في الشكل من ثلاثة أنواع من المولدات ، بعضها حقيقي وبعضها محسوب ومعالج:


07.25.2023

كيفية تقليل مخاطر المكونات المزيفة

07.24.2023

إنها مجرد قفزة إلى اليسار ، أليس كذلك؟  التحول إلى اليسار في تمكين تصميم IC

07.18.2023

  • v (1) هي إشارة ثلاثية ، يشار إليها باسم “الناقل”. إنها إشارة دورية وعادة ما تكون ذات تردد ثابت. اعتمادًا على الاحتياجات ، قد يكون شكله مختلفًا.
  • v (2) هو جهد عتبة ، يشار إليه باسم “تعديل” (أو جهد مرجعي). يقرر مستوى عتبة التبديل لحالات منطق الإخراج. يمكن اختياره من قبل المستخدم أو يمكن أن يكون من أي شكل موجي ، مثل الجيب الجيبي في حالة التشغيل كعاكس.
  • v (3) هو جهد التبديل الناتج عن التقاطع والمقارنة بين الإشارتين الأوليين. يطلق عليه وظيفة التبديل الثنائي. عادة ، إذا كان المودل أكبر من الناقل ، فسيكون له قيمة 1. في الحالة المعاكسة ، سيكون له قيمة 0. يمكن إجراء المقارنة عبر الأجهزة ، مع دوائر المقارنة السريعة ، أو عبر البرامج الثابتة ، من خلال استخدام متحكمات قوية.
تستخدم وظيفة التبديل نوعين من الإشارات.
الشكل 1: تستخدم وظيفة التبديل نوعين من الإشارات.

يتم إرسال نتيجة وظيفة التبديل مباشرة إلى السائق ، الذي يدير تشغيل وإيقاف مفاتيح محول الطاقة وفقًا لتسلسل 1 و 0 لوظيفة التحويل. كما يمكن أن نرى ، فإن النتيجة هي إشارة PWM حقيقية تنشأ من وجود إشارتين متميزتين يمكن التحكم فيهما بسهولة. يتمثل المبدأ الأساسي لـ PWM في تغيير عرض النبضة لإشارة التبديل بالتناسب مع الجهد المرجعي المطلوب. هذا يسمح بالتحكم في قيمة الخرج الفعالة لمحول الطاقة ، مما يضمن التنظيم المناسب والجودة العالية لإشارة الطاقة. يوفر استخدام PWM ، الذي تم تحقيقه كما هو موضح أعلاه ، العديد من المزايا ، بما في ذلك كفاءة الطاقة العالية ، وتحسين جودة إشارة الإخراج ، والقدرة على التحكم في طاقة الخرج وتقليل فقد الطاقة. في المثال الذي رأيناه للتو ، فيما يتعلق بالناقل ذي الشكل المثلث (انظر الشكل 2) ، تتبع دورة العمل لإشارة الخرج خطيًا مستوى المُعامل ، وفقًا للعلاقة الخطية التالية:

البرنامج التعليمي: كيفية التحكم في محول الطاقة
تتبع دورة عمل إشارة التبديل خطيًا مستوى إشارة التشكيل.
الشكل 2: تتبع دورة عمل إشارة التبديل خطيًا مستوى إشارة التشكيل.

في حالة تصميم العاكس ، يتم استخدام التكنولوجيا لتوليد موجة جيبية نقية. يوضح الشكل 3 إشارة الموجة الحاملة وإشارة التعديل ونتيجة مقارنة الأولين. من المهم ملاحظة أن الإشارة الصادرة ستتأثر حتمًا بتوافقيات الموجة الحاملة وإشارات التعديل. لتقليل تأثيرات EMI ، من الضروري تصميم مرشحات تقضي على هذه العناصر غير المرغوب فيها أو تقللها قدر الإمكان.

يستخدم تعديل الموجة الجيبية على نطاق واسع في تصميم العاكس.
الشكل 3: يستخدم تعديل الموجة الجيبية على نطاق واسع في تصميم العاكس.

خاتمة

يعد توليد إشارة PWM ، مع الموجة الحاملة والوحدة النمطية ، تقنية أساسية للتحكم في محولات الطاقة. يتيح توليد وظيفة التبديل تنظيمًا دقيقًا لجهد الخرج ، مما يوفر تحكمًا دقيقًا وفعالًا في المحولات الإلكترونية. يعد فهم المبادئ والتطبيقات الأساسية لهذه التقنية أمرًا بالغ الأهمية للمهندسين وخبراء الطاقة الكهربائية ، مما يساهم في تطوير حلول مبتكرة للتحكم في تحويلات الطاقة الكهربائية وتحسينها.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *