يُذكركم موردو معدات دعم مُحوِّلات التردد بأن مُحوِّلات التردد هي مُحوِّلات طاقة في أنظمة التحكم في الحركة. يُعد نظام التحكم في الحركة الحالي مجالًا تقنيًا يشمل تخصصات متعددة، ويتمثل اتجاه التطوير العام في: مُحوِّلات طاقة تعمل بالتيار المتردد، ومُحوِّلات طاقة عالية التردد، والتحكم الرقمي، والذكي، والشبكي. لذلك، وباعتبارها مُكوِّنًا مهمًا لتحويل الطاقة في النظام، فقد تطورت مُحوِّلات التردد بسرعة من خلال توفير مصادر طاقة تيار متردد عالية الأداء وقابلة للتحكم، بجهد وتردد متغيرين.
في القرن الحادي والعشرين، تحوّلت ركيزة إلكترونيات الطاقة من السيليكون (Si) إلى كربيد السيليكون (SiC)، مُبشّرةً بعصرٍ جديدٍ من المكونات المعيارية عالية الجهد، والسعة الكبيرة، والتردد العالي، والتصغير، والذكاء الاصطناعي، وانخفاض التكلفة لأجهزة إلكترونيات الطاقة الجديدة. ويجري حاليًا تطوير وبحث العديد من المعدات الكهربائية الجديدة المناسبة لتنظيم سرعة التردد المتغير. وسيؤثر التطور السريع لتكنولوجيا المعلومات والابتكار المستمر في نظرية التحكم على اتجاه تطوير مُحوّلات التردد.
مع توسع السوق وتنوع احتياجات المستخدمين، تشهد وظائف منتجات محولات التردد المحلية تحسنًا ونموًا مستمرين، مع تكامل وتنظيم أعلى، وقد ظهرت بالفعل بعض منتجات محولات التردد المتخصصة. تشير التقارير إلى أن سوق محولات التردد في الصين حافظ على معدل نمو يتراوح بين 12% و15% في السنوات الأخيرة، ومن المتوقع أن يحافظ على هذا المعدل بأكثر من 10% خلال السنوات الخمس المقبلة على الأقل. حاليًا، يبلغ معدل نمو القدرة المركبة (الطاقة) لمحولات التردد في السوق الصينية حوالي 20%. ومن المتوقع أن يصل سوق محولات التردد إلى مرحلة التشبع وينضج تدريجيًا خلال 10 سنوات على الأقل.
1. الذكاء
بعد تثبيت مُحوِّل التردد الذكي في النظام، لا حاجة لإجراء الكثير من الإعدادات الوظيفية، بل يُمكن تشغيله واستخدامه بسهولة، مع عرض واضح لحالة العمل، وتشخيص الأعطال واستكشاف الأخطاء وإصلاحها، وحتى التحويل التلقائي للمكونات. كما يُمكن استخدام الإنترنت للمراقبة عن بُعد، مما يُتيح ربط العديد من العاكسات وفقًا لإجراءات التشغيل، مما يُشكِّل نظامًا مُتكاملًا لإدارة وتحكم العاكسات.
2. التخصص
بناءً على خصائص نوع معين من الأحمال، فإن تصنيع محولات تردد متخصصة لا يُسهم في التحكم الفعال والموفر لمحركات الأحمال فحسب، بل يُقلل أيضًا من تكاليف التصنيع. على سبيل المثال، محولات التردد للمراوح والمضخات، ومحولات التردد لآلات الرفع، ومحولات التردد للتحكم في المصاعد، ومحولات التردد للتحكم في الشد، ومحولات التردد لتكييف الهواء.
3. التكامل
يدمج مُحوّل التردد بشكل انتقائي المكونات الوظيفية ذات الصلة، مثل نظام تحديد المعاملات، ومنظم PID، ووحدة التحكم PLC، ووحدة الاتصال، في جهاز متكامل، مما يُحسّن الأداء ويزيد من موثوقية النظام، ويُقلل أيضًا من حجمه بشكل فعال، ويقلل من توصيلات الدوائر الخارجية. ووفقًا للتقارير، تم تطوير جهاز مُدمج يجمع بين مُحوّل التردد والمحرك الكهربائي، مما يُقلل حجم النظام بأكمله، ويُسهّل التحكم فيه.
4. حماية البيئة
حماية البيئة وتصنيع المنتجات "الخضراء" مفهومٌ جديدٌ للبشرية. في المستقبل، ستُركز مُحوّلات التردد بشكلٍ أكبر على ترشيد الطاقة وتقليل التلوث، أي تقليل التلوث وتداخل الضوضاء والتوافقيات على شبكة الكهرباء وغيرها من المعدات الكهربائية أثناء الاستخدام.
5. أدى إيقاف التشغيل الذاتي، والتجميع، والتكامل، والذكاء لمكونات تبديل الطاقة في الدائرة الرئيسية إلى زيادة تردد التبديل بشكل مستمر وتقليل خسائر التبديل بشكل أكبر.
6. من حيث بنية طوبولوجيا الدائرة الرئيسية لمحول التردد:
غالبًا ما يستخدم محول الشبكة لمحول التردد محولًا بست نبضات للأجهزة منخفضة الجهد والسعة، بينما يُستخدم محول متعدد الإرسال (12 نبضة أو أكثر) للأجهزة متوسطة الجهد والسعة الكبيرة. غالبًا ما تستخدم محولات جانب الحمل عاكسات جسرية ثنائية المستوى للأجهزة منخفضة الجهد والسعة الصغيرة، بينما تُستخدم العاكسات متعددة المستويات للأجهزة متوسطة الجهد والسعة الكبيرة. لنقل عملية الأرباع الأربعة، لتحقيق تغذية راجعة للطاقة المتجددة إلى الشبكة وتوفير الطاقة، يجب أن يكون عاكس جانب الشبكة عاكسًا عكسيًا. في الوقت نفسه، ظهر عاكس PWM مزدوج مع تدفق طاقة ثنائي الاتجاه. يمكن للتحكم السليم في عاكس جانب الشبكة أن يجعل تيار الدخل يقترب من الموجة الجيبية ويقلل من تلوث الشبكة. حاليًا، تتوفر هذه المنتجات في كل من محولات التردد منخفضة ومتوسطة الجهد.
7. يمكن أن تشمل طرق التحكم في محولات الجهد المتغيرة بتعديل عرض النبضة التحكم بتعديل عرض النبضة بموجة جيبية (SPWM)، والتحكم في تعديل عرض النبضة لإلغاء أوامر التوافقيات المحددة، والتحكم في تتبع التيار، والتحكم في متجه مساحة الجهد (التحكم في تتبع التدفق المغناطيسي).
8. ينعكس تقدم طرق التحكم في تعديل تحويل التردد للمحركات الكهربائية ذات التيار المتردد بشكل أساسي في تطوير أنظمة التحكم في المتجهات والتحكم المباشر في عزم الدوران بدون مستشعرات السرعة، والتي تحولت من التحكم القياسي إلى التحكم في المتجهات عالي الأداء الديناميكي والتحكم المباشر في عزم الدوران.
٩. أدى تطور المعالجات الدقيقة إلى جعل التحكم الرقمي محور تطوير أجهزة التحكم الحديثة: فأنظمة التحكم في الحركة أنظمة سريعة، وخاصةً التحكم عالي الأداء في محركات التيار المتردد التي تتطلب تخزين بيانات متنوعة ومعالجة سريعة آنية لكميات كبيرة من المعلومات. في السنوات الأخيرة، أطلقت شركات أجنبية كبرى على التوالي أنوية تعتمد على معالج الإشارة الرقمية (DSP)، مُدمجةً مع الدوائر الوظيفية الطرفية اللازمة للتحكم في المحركات، ومُدمجةً في شريحة واحدة تُسمى وحدة تحكم المحرك أحادية الشريحة (DSP). يتميز هذا المعالج بانخفاض سعره بشكل كبير، وحجمه الصغير، وبنيته المدمجة، وسهولة استخدامه، وموثوقيته العالية. وبالمقارنة مع وحدات التحكم الدقيقة التقليدية، زادت وحدة التحكم الرقمية (DSP) من قوة معالجتها الرقمية بمقدار ١٠-١٥ مرة، مما يضمن أداء تحكم فائقًا للنظام.
يُبسّط التحكم الرقمي الأجهزة، وتوفر خوارزميات التحكم المرنة مرونةً كبيرةً في التحكم، مما يُمكّن من تطبيق قوانين تحكم مُعقّدة، ويُحوّل نظريات التحكم الحديثة إلى واقعٍ ملموس في أنظمة التحكم في الحركة. كما يُسهّل الاتصال بأنظمة المستوى الأعلى لنقل البيانات، ويُسهّل تشخيص الأعطال، ويُعزّز وظائف الحماية والمراقبة، ويجعل النظام ذكيًا (مثل بعض مُحوّلات التردد ذات وظائف الضبط الذاتي).
١٠. أصبحت محركات التيار المتردد المتزامنة، وخاصةً محركات المغناطيس الدائم المتزامنة، نجمًا جديدًا في مجال نقل الحركة القابل للتعديل بالتيار المتردد. يتميز هذا المحرك بهيكله الخالي من الفرش، ومعامل قدرته العالي، وكفاءته العالية، وسرعة الدوار متزامنة بدقة مع تردد الطاقة. يوجد نوعان رئيسيان من أنظمة التحكم في سرعة المحركات المتزامنة ذات التردد المتغير: التحكم الخارجي بالتردد المتغير والتحكم التلقائي بالتردد المتغير. يتشابه مبدأ تشغيل محرك التيار المتردد المتزامن ذاتي التحكم إلى حد كبير مع مبدأ تشغيل محرك التيار المستمر، حيث يستبدل المبدل الميكانيكي لمحركات التيار المستمر بمحول إلكتروني للطاقة. عند استخدام محول جهد تيار متردد-تيار مستمر-تيار مستمر، يُطلق عليه "محرك تيار مستمر بدون مبدل" أو "محرك تيار مستمر بدون فرش (BLDC)". يحتوي نظام التحكم التقليدي في سرعة الآلة المتزامنة ذاتي التحكم بالتردد المتغير على مستشعر موضع الدوار، ويجري حاليًا تطوير نظام بدون مستشعر موضع الدوار. يمكن أيضًا استخدام التحكم المتجه في طريقة التحكم المتجه في المحركات المتزامنة ذات التردد المتغير، وهو أبسط من المحركات غير المتزامنة من حيث التحكم المتجه الموجه وفقًا للمجال المغناطيسي للدوار.
باختصار، يتجه اتجاه تطوير تكنولوجيا محول التردد نحو الذكاء، والتشغيل السهل، والوظائف السليمة، والسلامة والموثوقية، وحماية البيئة، وانخفاض الضوضاء، والتكلفة المنخفضة، والتصغير.