المحولات الإلكترونية لأنظمة تخزين الطاقة

بنهاية هذه الدورة، سيكون المشارك قادرًا على:

1. فهم الحاجة إلى محولات إلكترونيات القدرة في أنظمة تخزين الطاقة (ESS) – الهدف: تحويل جهد التيار المستمر (DC) من البطارية (الجهد المتغير) إلى جهد التيار المتردد (AC) المستقر للشبكة. الاتجاه الثنائي (Bidirectional) للطاقة (شحن البطارية وتفريغها). أنواع تخزين الطاقة: بطاريات الليثيوم أيون (Li-Ion)، بطاريات الرصاص الحمضية (Lead-Acid)، بطاريات التدفق (Flow Batteries)، المكثفات الفائقة (Supercapacitors)، دولاب الموازنة (Flywheel)، التخزين بالضخ (Pumped Hydro).

2. تحليل وتصميم محولات (DC-DC) لشحن وتفريغ البطاريات – محول (Buck) (خفض الجهد): لشحن البطارية (عندما يكون جهد المصدر أعلى من جهد البطارية). محول (Boost) (رفع الجهد): لتفريغ البطارية (عندما يكون جهد البطارية أقل من جهد الناقل المستمر المطلوب (DC Bus)). محول (Buck-Boost): للشحن والتفريغ (عندما يمكن أن يكون جهد البطارية أعلى أو أقل من جهد الناقل المستمر (DC Bus)). محولات العزل (Isolated Converters): (Flyback، Forward، Half-Bridge، Full-Bridge) لعزل كهربائي بين البطارية والشبكة (السلامة).

3. تصميم عواكس (DC-AC) (Inverters) لربط الشبكة وتشغيل معزول (Islanded) – عاكس (Inverter) من مستوى واحد (Single-Level): جسر (H-Bridge) (للتطبيقات منخفضة الطاقة). عاكس (Inverter) ثلاثي الطور (Three-Phase): (لمستويات الطاقة العالية). عاكس (Inverter) متعدد المستويات (Multilevel) (Diode-Clamped، Flying Capacitor، Cascaded H-Bridge): لتقليل التوافقيات (Harmonics) وتحسين جودة الطاقة. أنماط التشغيل: (1) مرتبط بالشبكة (Grid-Tied): مزامنة مع تردد الشبكة وجهدها، وتحكم في القدرة الفعالة وغير الفعالة (PQ Control). (2) وضع التشغيل المعزول (Islanded Mode): شكل موجة الجهد والتردد يتحكم فيه العاكس (Inverter) نفسه (تشغيل متوازي مع مولد الديزل أو البطارية).

4. تطبيق تقنيات التحكم في محولات تخزين الطاقة (ESS) – شحن البطارية (Battery Charging): تيار ثابت (Constant Current – CC)، جهد ثابت (Constant Voltage – CV)، شحن ثلاثي المراحل (Bulk، Absorption، Float). تحكم في تيار الشبكة (Grid Current Control): متحكم (PI)، تحكم (PR) (تناسبي رنيني). تحكم (MPPT) (الحد الأقصى لتتبع نقطة الطاقة) لتخزين الطاقة المتجددة (عندما يتم شحن البطارية من الألواح الشمسية). تنسيق العاكس (Inverter) مع الشبكة (Grid Synchronization): قفل حلقة الطور (Phase-Locked Loop – PLL).

5. دمج نظام إدارة البطارية (BMS) مع محولات تخزين الطاقة (ESS) – مراقبة حالة الشحن (SoC): باستخدام تكامل التيار (Coulomb Counting) أو نماذج الجهد. مراقبة حالة الصحة (SoH): لتقدير العمر المتبقي للبطارية. موازنة الخلايا (Cell Balancing): (سلبية (Passive) باستخدام المقاومات، نشطة (Active) باستخدام محولات (DC-DC)). السلامة: مراقبة درجة الحرارة، مراقبة الجهد الزائد (Overvoltage)، تيار زائد (Overcurrent)، حماية من قصر الدائرة (Short Circuit)، وحماية من الشحن الزائد (Overcharge). الاتصال بين (BMS) والعاكس (Inverter) عبر واجهة (CANbus) أو (Modbus).

يستهدف هذا البرنامج التدريبي الفئات التالية:

1. مهندسو إلكترونيات القدرة (Power Electronics Engineers) العاملون في أنظمة الطاقة المتجددة، وتخزين الطاقة، والمركبات الكهربائية (EVs)، والشبكات الذكية.

2. مهندسو أنظمة الطاقة (Power Systems Engineers) العاملون في تكامل الطاقة المتجددة.

3. مهندسو تطوير منتجات البطاريات (Battery Engineers).

4. خريجو الهندسة الكهربائية (تخصص إلكترونيات القدرة، أنظمة الطاقة).