في نظام شبكة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يمكن أن يشكل اللوح الشمسي، العاكس وشبكة الطاقة النظام الكهربائي. يقوم المكون بتحويل الطاقة الشمسية بناءً على الإشعاع الشمسي ثم يقوم العاكس بإخراج الطاقة ذات الصلة. لذلك، لا يتطلب العاكس الهجين طلبًا خاصًا على التحميل الزائد للتيار المتردد لأن طاقة إخراج العاكس أساسًا لن تتجاوز طاقة المكون. في نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية خارج الشبكة، يشكل المكون، البطارية، العاكس والحمل النظام الكهربائي. يتم تحديد طاقة إخراج العاكس بواسطة الحمل. طاقة بدء تشغيل محرك بعض الأجهزة ذات الحمل الحثي مثل مكيف الهواء أو مضخة المياه تكون من 3 إلى 5 أضعاف الطاقة المقدرة. لذلك، لدى العاكس الهجين متطلبات خاصة في حالة التحميل الزائد.
يمكن أن تكون الطاقة القصوى للعاكس الهجين الذي يعتمد تقنية العزل عالي التردد ضعف الطاقة المقدرة. أما الطاقة القصوى للعاكس الهجين الذي يعتمد تقنية العزل بتردد الطاقة فيمكن أن تكون ثلاثة أضعاف الطاقة المقدرة. يمكن لمجموعة عاكس هجين عالي التردد بقدرة 3 كيلوواط تشغيل مجموعة مكيف هواء 1P (طاقة البدء حوالي 5.5 كيلو فولت أمبير). يمكن لعاكس خارج الشبكة بتردد الطاقة بقدرة 12 كيلوواط تشغيل مجموعة مكيف هواء 6P (طاقة البدء حوالي 33 كيلو فولت أمبير). بعض الطاقة التي يوفرها العاكس لتشغيل الحمل تأتي من البطارية أو اللوح الشمسي الكهروضوئي. وإذا لم تكن كافية، فإن الجزء الزائد يأتي من عناصر تخزين الطاقة (المكثفات والمحاثات) في العاكس.
تحليل قدرة التحميل الزائد للعاكس الهجين من الدائرة الكهربائية
المكثفات والمحاثات كلاهما مكونات لتخزين الطاقة. الفرق هو أن المكثف يخزن طاقة الكهرباء في شكل مجال كهربائي. كلما زادت سعة المكثف، زادت الطاقة المخزنة. أما المحث فيخزن طاقة الكهرباء في شكل مجال مغناطيسي. كلما زادت النفاذية لنواة المحث، زادت الحثية والطاقة المخزنة.
يمكن اكتشاف مبدأ عمل المكثف من هيكله. كما هو موضح في الرسم التالي، يتم تجهيز الجانبين بصفيحة معدنية لتوصيل قطبين. في الوقت نفسه، يتم عزل المكان الأوسط بواسطة مادة عازلة. في حالة عدم وجود مجال كهربائي خارجي على طرفي المكثفين، تكون الشحنات الموجبة والسالبة على لوحي القطبين في حالة توازن.
كما هو موضح في الصورة أعلاه، يمكن ملاحظة أنه عند إضافة مجال كهربائي خارجي على طرفي المكثفين، تتجمع الشحنات الموجبة على لوح قطب واحد وتتجمع الشحنات السالبة على لوح القطب الآخر. عندما تستمر زيادة الجهد على طرفي المكثفين وتصل إلى جهد الطاقة، يتوقف المكثف عن الشحن. في هذه الحالة، لن تختفي طاقة المكثف حتى لو تم قطع الاتصال بالدائرة الخارجية. هذا يتأثر بالقاعدة التي تقول إن الشحنات الكهربائية المتشابهة تتنافر والمختلفة تتجاذب. الشحنات على الطرفين تجذب بعضها البعض لتخزين الطاقة.
المحول العازل بتردد الطاقة يشير إلى المحول الذي يعمل بتردد 50 هرتز. يحتوي كل من المحول الابتدائي والثانوي على محاثات يمكنها تخزين طاقة معينة، مثل محث التصفية في العاكس الهجين. عندما يمر التيار عبر المحث، يكون للتيار مجال مغناطيسي. عندما يمر المجال المغناطيسي للتيار عبر النواة المغناطيسية، يكسر توازن المجال المغناطيسي في المجال المغناطيسي ويدفع المجال المغناطيسي إلى اتجاه المجال الخارجي. وبالتالي، ستنشئ النواة المغناطيسية مجالًا مغناطيسيًا خارجيًا. عملية توليد المجال المغناطيسي الخارجي هي في الواقع عملية تخزين المجال المغناطيسي بواسطة المحث.
المحث هو مكون مصنوع من سلك معزول ومضاف على إطار عازل أو نواة مغناطيسية. عندما يمر التيار عبر الملف، يتولد حوله مجال مغناطيسي. عندما يحتوي التيار المار على تيار متردد، يتغير المجال المغناطيسي المتولد بشكل متكرر. وفقًا لمبادئ الحث الكهرومغناطيسي، فإن الخط المغناطيسي المتغير سيولد قوة دافعة كهربائية حثية عند طرفي الملف. ومع ذلك، فإن اتجاه هذه القوة الدافعة الكهربائية الحثية يكون عكس اتجاه القوة الدافعة الكهربائية الأصلية، مما يمنع تغير التيار.
يمكن الاستنتاج أن المحث يُستخدم بشكل رئيسي لمنع تغير التيار. عندما يزداد التيار، فإنه يعيق زيادة التيار ويخزن بعض الطاقة من خلال المجال المغناطيسي. وعندما ينخفض التيار، فإنه يعيق انخفاض التيار في الدائرة ويطلق بعض الطاقة المخزنة للحفاظ على التيار. وبفضل خصائص تخزين الطاقة هذه، يمكن للمحث تحقيق وظائف التصفية والتأخير.
الملخص
في نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية خارج الشبكة، يتم تحديد طاقة الإخراج بواسطة الحمل. عند تشغيل المحرك أو الأجهزة الأخرى ذات الحمل الحثي، يتطلب تيارًا كبيرًا خلال فترة قصيرة. لا يستطيع نظام الطاقة الشمسية والبطارية توفير هذه الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، إذا أخرجت بطارية الليثيوم طاقة زائدة في فترة قصيرة، فقد تنفجر. ومع ذلك، يمكن للمكثف، المحث، والمحولات في العاكس الهجين تخزين الطاقة ولن تتضرر حتى لو ضاعفت الإخراج عدة مرات في فترة قصيرة. لذلك، يمكن للعاكسات الهجينة تحمل التحميل الزائد عدة مرات.
