ترجمه مقاله مزایای واسط‌های الکترونیک قدرت برای سیستم‌های انرژی پراکنده

مزایای واسط‌های الکترونیک قدرت برای سیستم‌های انرژی پراکنده

Benefits of Power Electronic Interfaces for Distributed Energy Systems

 

چکیده__ با افزایش استفاده از سیستم‌های انرژی توزیع شده (DE) در صنعت و پیشرفت‌های فنی آن، فهم مجتمع کردن این سیستم‌ها با سیستم‌های الکترونیک قدرت، مهم تر شده است. بازارها و سودهای جدید برای کاربردهای DE، شامل توانایی ارایه خدمات جانبی، بهبود بازده انرژی، بهبود قابلیت اطمینان سیستم قدرت، و اجازه انتخاب دادن به مشتری، می‌باشد. واسط‌های الکترونیک قدرت پیشرفته (PE) به سیستم‌های DE اجازه می‌دهد تا عملکردی بهبود یافته _ به ‌صورت اقدامات بهبود کیفیت توان و ولت-آمپر راکتیو (VAR)، افزایش سازگاری سیستم الکتریکی با کاهش دادن عوامل خطا، و انعطاف در عملکرد با منابع DE مختلف دیگر، همزمان با اینکه هزینه‌های اتصالات را نیز کاهش می‌دهد، ارایه دهند. این مقاله، مسایل مجتمع کردن سیستم را که به سیستم‌های DE مربوط می‌باشد، امتحان کرده و مزایای استفاده از واسط‌های PE برای این کاربردها را نشان می‌دهد.

اصطلاحات مربوط__ انرژی توزیع شده (DE)، تولید توزیع شده (DG)، جریان خطا، اتصال داخلی، واسط، اینورتر، میکروشبکه، الکترونیک قدرت (PE)، کیفیت توان.

سفارش ترجمه تخصصی مهندسی برق

 

 

1.   مقدمه

    سیستم‌های انرژی توزیع شده (DE)، که همچنین تولید توزیع شده (DG) نام دارند، سیستم‌های انرژی هستند که در محل مصرف کننده و یا در نزدیکی آن می‌باشند. بطور معمول از 1 kW تا 10 MW وجود داشته، و می‌توانند انرژی برق، و در برخی موارد گرما نیز، تحویل دهند. مزایای بالقوه گوناگونی در سیستم‌های DE، هم برای مصرف کننده و هم تولید کننده برق وجود دارد که امکان انعطاف پذیری بیشتر و امنیت بیشتر انرژی را می‌دهد [1]. برای مشتری، این مزایا عبارتند از: کاهش نوسانات قیمت، قابلیت اطمینان بیشتر، و بهبود کیفیت توان. مزایای بالقوه زیادی برای تولید کننده انرژی وجود دارد، از قبیل آزاد شدن ظرفیت خط، کاهش پرباری در انتقال و توزیع، تاخیر سرمایه گذاری در شبکه و بهبود بهره برداری از دارایی شبکه، و قابلیت سیستم DE در ارایه ی خدمات جانبی، مانند پشتیبانی و پایداری ولتاژ، پشتیبانی ولت-آمپر-راکتیو (VAR)، و ذخایر احتمالی. بسته به مسایل اقتصادی، کاربرد بسیار وسیعی برای سیستم‌های DE وجود دارد: توان جایگزین (پشتیبان) و اورژانسی (اضطراری)، توان بار مبنا، و توان پیک به علاوه ی قابلیت استفاده همزمان برق و گرما (CHP)، در صورتی که مشتری بتواند از گرمای تولید شده توسط سیستم DE استفاده کند.

    به منظور افزایش کاربرد سیستم‌های DE و کاهش اثرات مخرب، می‌توان از واسط‌های الکترونیک قدرت (PE) برای مجتمع کردن DE با سیستم‌های برق موجود، استفاده کرد. واسط‌های PE دارای قابلیت‌های بی همتایی نسبت به فناوری‌های اتصالی قدیمی‌تر هستند. با کاهش قیمت PE و سیستم کنترلی مربوطه آن، این واسط‌های اتصالی، همراه با مزایای آنها، در همه ی انواع سیستم‌های DE رواج می‌یابند. این مقاله مسایل مجتمع کردن سیستم را مورد آزمون قرار داده و بر روی برتری‌های استفاده از واسط‌های PE (الکترونیک قدرت) برای کاربردهای مختلف DE، بحث می‌کند.

 

2.   انواع سیستم‌ها

    سیستم‌های DE را می‌توان توسط سوخت‌های فسیلی یا سوخت‌های تجدیدپذیر، تغذیه کرد. این بخش بطور چکیده‌ رایج‌ترین انواع سیستم‌های DE را در بازار، معرفی می‌کند. بحث‌های کامل‌تر با جزییات بیشتر در مورد اکنولوژی‌های DG، در مرجع‌های [2] و [3] موجود هستند.

 

الف.  موتورهای احتراق داخلی رفت و برگشتی

    موتورهای احتراق داخلی (IC) رفت و برگشتی، به منظور تبدیل انرژی شیمیایی (یا گرما) به انرژی مکانیکی با استفاده از پیستون‌های حرکت کننده، سوخت فسیلی می‌سوزانند. سپس، پیستون یک شفت را چرخانده و با استفاده از یک ژنراتور، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. این موتورهای مکانیکی، ممکن است از نوع احتراق جرقه باشند که گاز طبیعی، پروپان، یا گازوییل مصرف می‌کنند، بوده، یا از نوع موتورهای فشرده سازی باشد که از سوخت دیزل یا روغن سنگین، استفاده می‌کند. ژنراتور الکتریکی معمولا از نوع سنکرون یا القایی است، و به نوعی به ‌صورت مستقیم بدون هیچ وسیله اتصالی اضافی، به سیستم قدرت الکتریکی متصل می‌شود.

 

ب.  توربین‌های گازی

    توربین‌های گازی، مانند موتورهای مکانیکی IC، انرژی فسیلی را با هوا مخلوط کرده تا انرژی (یا گرما) تولید کنند. هوای گرم با فشار-زیاد، گرما را انتقال می‌دهد، و هوا می‌تواند به درون توربین گسترش یابد؛ بنابراین، انرژی گرمایی به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود تا یک محور را بچرخاند. محور نیز به یک سری چرخدنده‌های کاهنده وصل است که ژنراتور سنکرونی را که مستقیما به سیستم برق متصل است، می‌چرخوانند. دوباره، در سیستم‌های بزرگ، یک وسیله اتصال دهنده اضافی وجود ندارد.

 

ج.  میکروتوربین‌ها

    میکروتوربین‌ها، با اصولی بسیار شبیه به اصول توربین‌های گازی که پیش از این در موردش بحث شد، کار می‌کنند. میکروتوربین‌ها، قادر به سوزاندن انواع گوناگون سوختها _مانند گاز طبیعی، گازوییل، دیزل، نفت سفید، بنزین سنگین، الکل، پروپان، متان، و گاز‌هاضم_ هستند. اغلب وسایل تجاری موجود، از گاز طبیعی به عنوان سوخت اولیه استفاده می‌کنند. در یک نوع میکروتوربین، یک ژنراتور مغناطیس دایم (PMG) در سرعت بالا (80 000 r/min معمول است) به چرخش در آمده، و برقی با فرکانس بسیار بالا تولید می‌کند. لذا، ژنراتور را نمی‌توان بطور مستقیم به شبکه وصل کرد. ولتاژ فرکانس بالا به یک ولتاژ dc یکسو شده، و سپس از یک اینورتر مبنی بر PE برای تبدیل برق dc به توان ac سازگار با سیستم قدرت الکتریکی، استفاده می‌شود.

 

د.  پیل‌های سوختی

    پیل‌های سوختی، با واکنش شیمیایی ترکیب هیدروژن و اکسیژن برای تشکیل برق و آب، کار می‌کنند. انواع مختلفی از پیل‌های سختی هم اکنون در دسترس می‌باشند، مانند فسفریک اسید، کربنات مذاب، اکسید جامد، و غشای مبادله کننده پروتون (PEM). پیل‌های سوختی توان dc تولید می‌کنند. این توان دوباره با استفاده از یک اینورتر به توان ac تبدیل می‌شود که با سیستم قدرت سازگار باشد.

ن.  سیستم‌های فتوولتاییک

    سیستم‌های فتوولتاییک (PV) انرژی خورشیدی را به برق تبدیل می‌کنند. ماژول‌های PV توان dc تولید می‌کنند. مانند پیل‌های سوختی، توان dc توسط یک اینورتر PE به توان ac سازگار با سیستم‌های قدرت تبدیل می‌شود.

 

و.  سیستم‌های بادی

    توربین‌های بادی، انرژی باد (جنبشی یا مکانیکی) را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. 3 نوع فن آوری توربین بادی اساسی وجود دارد که هم اکنون برای اتصال غیرمستقیم به شبکه قدرت، بکار می‌روند. 1) در نوع یکم که ماشین القایی نام دارد، توربین بادی، محور روتور یک ژنراتور القایی قفس-سنجابی استاندارد را که به ‌صورت مستقیم و بدون هیچ واسطه ی الکترونیک قدرتی به شبکه قدرت وصل می‌شود، می‌چرخاند. موتورهای القایی برای کار کردن، نیازمند توان VAR هستند. این توان، می‌تواند یا توسط سیستم قدرت متصل، و یا توسط خازن‌های متصل به ترمینال‌های ماشین، تامین شود. این ماشین‌ها به هیچ وجه قادر به تحویل توان راکتیو نیستند. 2) طراحی نوع دوم از یک ژنراتور القایی دو-سو-تغذیه (DFIG) استفاده کرده، و نیازمند طراحی یک روتور سیم پیچی شده می‌باشد. در این مورد، توان از روتور چرخان (در فرکانس لغزش) توسط حلقه‌های لغزان، جمع آوری می‌شود. از آنجایی که این توان، دارای ولتاژ و فرکانسی مطابق با شبکه قدرت نیست، از طریق یک سیستم یکسوساز و اینورتر مبنی بر PE گذرانده می‌شود تا این توان را به توان ac سازگار با شبکه تبدیل کند. این ترکیب، سیم پیچی استاتور ژنراتور را _با تولید کردن اختلاف توان با توان روتور توسط PE_ قادر می‌سازد که 25% تا 30% کوچکتر از‌اندازه معمول خود شود. اگرچه، هزینه PE به هزینه کلی چنین طراحی اضافه می‌شود. 3) سومین طرح توربین بادی، از یک ژنراتور سنکرون مغناطیس دایم یا معمولی برای تبدیل توان توربین بادی به یک خروجی با ولتاژ متغیر و فرکانس متغیری که با سرعت باد تغییر می‌کند، استفاده می‌کند. سپس از یک یکسوساز و اینورتر مبنی بر PE (الکترونیک قدرت) برای تبدیل خروجی کامل ماشین، به توانی که با سیستم قدرت الکتریکی مطابق باشد، استفاده می‌شود. دو طراحی آخر (که PV را نیز درگیر می‌کنند)، به توربین اجازه عملکرد با سرعت‌های مختلف را می‌دهد که می‌تواند باعث بهبود در توانایی گرفتن توان از توربین، شود.

سفارش ترجمه تخصصی مهندسی برق

ه.  ذخیره سازی انرژی

    فن آوری‌های ذخیره سازی انرژی مطابق با انرژی کل، زمان، و پاسخ گذرای مورد نیاز برای عملکردشان، دسته بندی می‌شوند. تعیین ظرفیت ذخیره سازی به ‌صورت زمانی که ظرفیت انرژی نامی‌بتواند بار را در توان نامی‌تامین کند، آسان می‌باشد. پس ظرفیت ذخیره سازی را می‌توان به ‌صورت نیازمندی‌های چگالی انرژی (برای نیازهای میان مدت و دراز مدت)، یا به ‌صورت نیازمندی‌های چگالی توان (برای نیازهای کوتاه مدت و بسیار کوتاه مدت)، دسته بندی کرد. ذخیره انرژی به سه صورت عملکرد کلی سیستم DE را بهبود می‌بخشد. نخست، DE را پایدار کرده و به آن اجازه اجرا در خروجی ثابت و پایدار را، در مقابل نوسانات بار، می‌دهد. دوم، بهنگام وجود تغییرات دینامیک انرژی اولیه (همانند تغییرات دینامیک انرژی خورشید، باد، و منابع توان بادی)، قابلیت حل مساله را فراهم می‌سازد. سوم، به DE اجازه عملکرد یکپارچه را به عنوان یک واحد با قابلیت تحویل توان، می‌دهد. همچنین، ذخیره سازی انرژی می‌تواند برای سیستم قدرت از طریق میرا کردن پیک موج‌ها در تقاضای برق، مقابله با اختلالات برق لحظه ای، ارایه گذر از قطعی برق بهنگام پاسخگو بودن ژنراتورهای پشتیبان، و ذخیره سازی انرژی برای تقاضاهای آینده، سودمند باشد.

    سیستم‌های باطری، انرژی الکتریکی را به شکل انرژی شیمیایی ذخیره می‌کنند. گستره ی زیادی از فن آوری‌های باطری موجود می‌باشد. اخیل و کرافت [5]، توضیح خوبی از انواع باطری‌ها داده، و گیاک [6] یک مروری بر پروژه باطری در آمریکا، ارایه می‌دهد. باطری‌ها، سیستم‌های توان dc هستند که برای تبدیل انرژی از توان ac و به توان ac، نیاز به PE (الکترونیک قدرت) دارند. بسیاری از اتصالات مفید برای باطری‌ها دارای شارژر/اینورتر دوسویه هستند، که به باطری قابلیت ذخیره سازی انرژی و تحویل آن را می‌دهند.

    ابر خازن‌ها، که همچنین به فراخازن‌ها نیز نامور هستند، ابزارهای ذخیره انرژی الکتریکی هستند که دارای چگالی توان بالا و قابلیت شارژ و دشارژ بسیار بالا می‌باشند. پیشرفت‌های اخیر، به ابرخازن‌ها این امکان را می‌دهد که گزینه ای جالب برای کاربردهای کوتاه-مدت توان-بالا باشند. اگرچه بیشتر تحقیقات در زمینه محرک‌های کششی و خودرویی، سیستم‌های انرژی بازتولیدی، و تجهیزات پزشکی و مخابراتی تمرکز کرده‌اند، مطالعاتی نیز در مورد کاربرد ابرخازن‌ها با سیستم‌های بادی انجام گرفته است. سیستم‌های چرخ طیار، بتازگی توجه زیادی را به عنوان وسیله ای حیاتی که بار بحرانی را بهنگام قطعی شبکه توان تامین می‌کند، به خود واداشته است؛ چرا که دارای پاسخی سریع در مقایسه با ذخیره سازی انرژی به ‌صورت الکتروشیمیایی می‌باشند. پیشرفت‌های بوجود آمده در PE و میدان‌های با کنترل دیجیتالی، منجر به طراحی‌های بهتر چرخ طیارهایی شدند که جایگزینی مقرون-بصرفه در بازار کیفیت توان، تحویل می‌دهد. بطور معمول، یک موتور الکتریکی، برای چرخ طیار انرژی مکانیکی تولید می‌کند و یک ژنراتور با همان محوری (شفت) که در زمان نیاز، از طریق یک مبدل PE انرژی تحویل می‌دهد، کوپل شده است. همچنین امکان طراحی یک سیستم PE دوسویه با ماشینی که هم توانایی عملکرد موتوری و هم ژنراتوری را دارد، وجود دارد.

 

3.   واسط‌های میانی

    همان طور که پیش از این بطور خلاصه مشخص شد، خروجی الکتریکی سیستم‌های DE را می‌توان توسط سه واسط میانی بنیادین، به سیستم برق متصل کرد.

الف.  ژنراتور سنکرون

    ژنراتورهای سنکرون، ماشین‌های الکتریکی چرخانی هستند که توان مکانیکی را به توان الکتریکی تبدیل می‌کنند. در یک ماشین سنکرون، یک حرکت دهنده اولیه (ماننده یک توربین) روتور را می‌چرخاند و این چرخش ولتاژی در سیم پیچی استاتور القا می‌کند. یک میدان مغناطیسی توسط یک جریان میدان dc یا توسط یک مغناطیس دایم، تولید می‌شود. فرکانس الکتریکی ولتاژ القا شده به سرعت چرخش ژنراتور وابسته می‌باشد. بهنگام اتصال به یک سیستم توان الکتریکی، ژنراتور سنکرون بایستی در یک سرعت ثابت، بنام "سرعت سنکرون" کار کند و ولتاژهایی متناسب با فرکانس منبع، تولید کند. ژنراتورهای سنکرون توسط بیشتر موتورهای مکانیکی رفت و برگشتی و بیشتر توربین‌های توان-بالا (گازی، بخاری، و آبی)، استفاده می‌شوند.

ب. ژنراتور القایی

    همانند ژنراتورهای سنکرون، ژنراتور القایی یک ماشین الکتریکی است که توان مکانیکی را به توان الکتریکی تبدیل می‌کند. دو ماشین (سنکرون و القایی) دارای ساختار استاتور مشابهی می‌باشند. اگرچه، روتور ژنراتور القایی متفاوت بوده و باری عملکرد آن نیاز به هیچ جریان میدان dc نمی‌باشد. دو نوع طراحی روتور موجود می‌باشد: روتور قفسی و رتور سیم پیچی. ژنراتورهای القایی معمولا فقط در توربین‌های بادی و برخی نیروگاه‌های بادی توان ضعیف، کاربرد دارد. مزیت ژنراتور القایی روتور قفسی، قیمت کمتر آن نسبت به یک ژنراتور سنکرون است، ولی ژنراتورهای القایی به منظور عمل کردن، نیاز به توان راکتیو VAR دارند، که این توان یا توسط خازن، یا با سیستم قدرت الکتریکی، یا با استفاده از تولیدکنندگان توان VAR مبنی بر الکترونیک قدرت (PE) باید تولید شود. DFIG که پیش از این مورد بحث قرار گرفت، اگرچه دارای مزیت‌های بیشتری است، ولی گرانتر می‌باشد.

 

ج.  الکترونیک قدرت

    از واسط الکترونیک قدرت (PE) می‌توان برای اتصال هر گونه سیستم DE به سیستم قدرت، استفاده کرد. اینورترهای مبنی بر PE در میکروتوربین‌ها، پیل‌های سوختی، سیستم‌های PV، برخی توربین‌های بادی، و سیستم‌های ذخیره سازی انرژی کاربرد دارند. انواع واسط‌های PE که برای متصل کردن این سیستم‌های DE (انرژی توزیع شده) به سیستم برق بکار رفته است، در ادامه مورد بحث قرار می‌گیرن. به دلیل ویژگی‌های بی نظیر واسط‌های PE، از آنها می‌توان برای قرار دادن در میان موتورهای مکانیکی رفت و برگشتی که در حالت عادی، تنها به یک ژنراتور سنکرون یا القایی وصل می‌شوند، استفاده کرد. بهنگام کاربرد در موتورهای مکانیکی یا توربین‌های بادی، خروجی ژنراتورهای برق به dc یکسو شده، و سپس با استفاده از یک اینورتر به ac تبدیل می‌شود.

 

4.   واسط‌های PE

    بررسی وسایل PE، به همراه سیستم‌های کنترلیشان، دارای نظمی‌ بسیار پویا است. با استفاده ار نوآوری‌های فن آوری در مواد نیمه‌هادی، و سیستم‌های کنترلی ریزپردازنده (میکروپروسسورها یا دیجیتالی)، PE در حال ساخت ابزارهایی است تولید انرژی و سیستم‌های توزیع را بهبود می‌بخشد. تطبیق پذیری و قابلیت اطمینان ابزارهای ارزان قیمت تر، همراه با پیشرفت‌های چینش مدار و کنترل آن، منجر به فن آوری‌هایی شده است که با آنچه بطور سنتی توسط سیستم‌های الکترومغناطیسی و الکترومکانیکی انجام می‌شد، جایگزین شده است. با پیشرفت‌های بسته‌های مبنی بر حالت-جامد، اکنون ابزارهای الکترونیک قدرتی می‌توانند تقریبا هر گونه انرژی الکتریکی را به شکلی مطلوب تر و قابل استفاده تر، تبدیل کنند. این دلیلی است که سیستم‌های مبنی بر PE برای سیستم‌های DE ایده آل می‌باشند. یکی دیگر از برتری‌های PE، زمان پاسخگویی بسیار سریع آنهاست. واسط‌های الکترونیک قدرت می‌توانند به شرایط خطا یا اتفاق در کیفیت توان را، در کمتر از یک سیکل، پاسخ دهند. این پاسخ پرسرعت می‌تواند کاربردهای پیشرفته ای همچون عملکرد در ایزولاسیون عمدی (ریزشبکه‌ها) برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا و کاهش جریان‌های سطح خطا _ویژگی‌هایی که امروزه موجود نمی‌باشند_ مفید باشد.

 

الف.  خصوصیات و ویژگی‌های واسط الکترونیک قدرت

    واسط الکترونیک قدرت، دارای چندین ویژگی است. آن‌ها تشکیل شده از مدارات لازم برای تبدیل توان از یک شکل به شکلی دیگر هستند. این می‌تواند هم شامل اینورتر و هم شامل یکسوساز بوده، و یا فقط شامل یک اینورتر باشد. ولتاژ و فرکانس اینورتر، با سیستم قدرت الکتریکی که به آن متصل خواهد شد، مطابق بوده و شامل فیلترهای لازم می‌باشد. واسط PE همچنین ممکن است شامل توابع حفاظتی هم برای سیستم DE و هم برای سیستم برق محلی باشد که به آن اجازه موازی شدن با شبکه، یا جدا شدن از آن را می‌دهد. این توابع بطور معمول مطابق با استاندارد نیازمندی‌های اتصال میانی IEEE 1547 می‌باشند، اما ممکن است بسته به شرایط و نیازهای اتصال ابزار مورد نظر، حساس تر باشند. واسط PE همچنین دربردارنده برخی عملکرد سطوح‌اندازه گیری و کنترل می‌باشد. این اطمینان حاصل می‌کند که وسیله PE بگونه‌ای که طراحی شد، عملی می‌کند. شکل 1 بلوک دیاگرامی‌از سیستم DE و واسط PE را نشان می‌دهد.

سفارش ترجمه تخصصی مهندسی برق

 

شکل 1.   بلوک دیاگرام سیستم DE و واسط PE.

 

عناصر PE

    معمولا، ابزارهای PE که در سیستم‌های قدرت یافت می‌شوند، دارای 4 دسته عناصر اصلی هستند: 1) سوییچ‌های نیمه‌هادی؛ 2) سیستم‌های کنترل و گیت کردن سوییچ؛3) عناصر القایی؛ و 4) عناصر خازنی. عناصر خازنی و سلف، به منظور ذخیره پویای انرژی برای میرایی، فیلتر کردن، و انتقال پخش بار مدار، بکار می‌روند. سیستم کنترل و گیت کردن سوییچ‌ها، ابزارهای نیمه‌هادی را روشن و خاموش می‌کنند، طوری که مدار بتواند تبدیل توانی مطلوب، خدمات جانبی خوب، و عملیات حفاظتی خوب و پایداری ارایه دهد.

    نوآوری‌ها و پیشرفت‌های درطراحی‌های سوییچ‌های نیمه‌هادی، نیروی محرکه پیشرفت‌های پیاده سازی واسط‌های PE بوده و هستند. عملکرد آنها را می‌توان مشابه با کلیدی که الزاما طبق طرح‌های کنترلی و شرایط مداری، باز یا بسته می‌شود، ارزیابی کرد. کلیدهای نیمه‌هادی و رویه ی کاربرد آنها، معمولا با توانایی آنها در مستقیم و معکوس کردن شرایط ولتاژ و جریان، تعیین می‌شود.‌اندازه سیستمی‌که یک نوع سوییچ در آن یافت می‌شود، بطور کلی توسط فرکانس سوییچینگ مورد نیاز و سطوح ولتاژ و جریان سیستم، تعیین می‌شود. لیست کوتاه زیر، توصیفی کوتاه از رایجترین سوییچ‌های نیمه‌هادی است. به منظور جزییات بیشتر در مورد وسایل PE، به مرجع‌های [12] و [13] مراجعه کنید.

1. دیود: دیود یک وسیله دو ترمینالی است که می‌تواند تنها در یک جهت جریان را عبور داده و در جهت عکس، سد ولتاژ شود. دیود بطور معمول در مدارهای کاربرد دارد که به یک جریان یک-جهته نیاز بوده و سطوح ولتاژ معکوس مسدود شوند. دیودها دارای ضریب حرارتی منفی هستند، که موازی کردن آن‌ها را در سطوح جریان بالاتر مشکل می‌سازد.
2. تریستور: تریستور از خانواده سوییچ‌های نیمه‌هادی، شامل دسته ای از ابزارهای مشابه، با قابلیت‌های عملیاتی کمی‌متفاوت می‌باشد. آنها دارای بیشترین قابلیت کنترل توان‌های بالا در میان همه نیمه‌هادی‌ها بوده، و در مدارهای با هزاران آمپر و تقریبا هر سطح ولتاژی _شامل سطوح ولتاژ فشار قوی خطوط انتقال_ کاربرد دارند. بطور کل، تریستورها همانند دیودی هستند با یک سیگنال کنترل گیت، که این سیگنال گیت می‌تواند تغییری در شرایط هدایت آن _در صورتی که تریستور مستقیم بایاس شده باشد_ آغاز کند. به محض گیت شدن، این نیمه‌هادی به عمل کردن در آن حالت ادامه می‌دهد، تا اینکه جریان به صفر رسیده یا یک ولتاژ معکوس به آنها اعمال شود، یا اینکه یک سیگنال دیگر خاموش کننده اعمال شود (البته اگر قابل اعمال باشد). روش‌های پیکربندی و بسته بندی گوناگونی به منظور دستیابی به وسایلی که نقش سوییچ گیت برای روشن کردن (SCR)، گیت برای خاموش کردن (GTO)، و جریان یک-جهته و دو-جهته (MCT) را انجام دهند، بکار رفته‌اند. مشکل اصلی آنها این است که بیشینه فرکانس سوییچینگ (سرعت کلیدزنی) آنها از مرتبه‌های دامنه بوده و از ابزارهای سوییچینگ (کلیدزنی) مدرن، کند تر هستند.
3. MOSFET: MOSFET، یک سوییچ با ولتاژ گیت قابل کنترل است. معمولا در سیستم‌های فشار-ضعیف (زیر 500 ولت) و توان پایین یافت می‌شود، MOSFET‌ها دارای قابلیت بیشترین سرعت کلیدزنی هستند _خاصیتی که بهنگام کم بودن مواد مغناطیسی در مدار، بسیار مطلوب می‌باشد.برخلاف تریستورها، MOSFETها می‌توانند به سرعت هدایت مستقیم را آغاز کرده یا متوقف کنند؛ حتی با ثابت بودن ولتاژ اعمالی. این ویژگی آنها را در کاربردهای منبع توان حالت سوییچی که dc به سطحی دیگر یا به ac تبدیل می‌شود، بسیار سودمند می‌سازد. همان طور که در طبیعت  MOSFETهاست، این نیمه‌هادی‌ها در ولتاژهای بالا، دارای تلفات هدایت بالایی می‌باشند که آنها را با هیچ وسیله دیگری قابل مقایسه نمی‌سازد. همچنین، به سبب طبیعت ساخت آنها، MOSFET‌ها اجازه عبور جریان معکوس کنترل نشده (غیرمفید) را بهنگام اعمال یک ولتاژ معکوس، می‌دهند. این ویژگی، به دلیل "دیود درونی" آنها بوده، و معمولا بهنگام بسته بندی توسط سازندگان، در نظر گرفته می‌شود. MOSFET‌ها دارای ضریب گرمایی مثبت بوده، که آن‌ها را برای موازی کردن نسبتا مناسب می‌سازد.
4. ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق شده: بیشتر سیستم‌های PE با توان‌های بالاتر، امروزه بر ترانزیستورهای دوقطبی با گیت عایق شده (IGBT) به عنوان وسیله سوییچینگ الکترونیک قدرت، تکیه دارند. همانند MOSFET، IGBT نیز عبور توان را با ولتاژ گیت، کنترل می‌کند، و در فرکانس‌های نسبتا بالا سوییچ می‌کند. IGBT‌ها با مقادیر نامی‌تا 1700 V و 1200 A موجود بوده، و در سیستم‌های DE ده کیلووات و بالاتر کاربرد دارند. فرکانس سوییچنیگ موجود در IGBTها، از MOSFET‌ها کمتر می‌باشد، ولی با این حال مراتب بزرگی آنها سریعتر از تریستورهاست.

 

ج.  توپولوژی‌های PE

    در مفهومی‌کلی، مدارات الکترونیک قدرتی که در سیستم‌های DE قرار دارند، به یکی از 5 دسته زیر مربوط می‌شود: 1) یکسوسازی‌های کنترل شده و کنترل نشده ac به dc؛ 2) اینورترهای dc به ac؛ 3) مبدل‌های حالت-سوییچ dc به dc؛ 4) بریکرهای حالت-جامد درون خطی؛ و 5) سیکلوکانورترهای (مبدل‌های سیکل) ac به ac. مبدل‌های سیکل، تنها در کاربردهای توان بالای منحصربفرد کاربرد اشته، و مبحث آنها فراتر از موضوع این مقاله است. چهار دسته دیگر می‌توانند و واقعا در کاربردهای DE به تکرار کاربرد دارند، و در زیر بدان‌ها پرداخته می‌شود.

1. یکسوساز AC به DC: مدارهای  یکسوساز، بطور کلی به منظور تولید یک ولتاژ dc کنترل شده، از یک منبع ac کنترل نشده (میکروتوربین‌ها و توربین‌های بادی PMG) یا منبع کنترل شده بکار می‌روند. زمانی که این تبدیل از منبع کنترل کنترل شده باشد، کاربرد یکسوساز معمولا برای پیوند dc سیستم‌ها، یا ارایه ولتاژ dc برای بارهای معینی، مانند تنظیم کننده‌های باطری و ورودی‌های درایو با فرکانس متغیر (VFD) می‌باشد.
2. مبدل DC به DC: مدارات مبدل، تقریبا همیشه در مداراتی که برای انرژی‌های تجدیدپذیر به منظور کاربردهای شارژ باطری بکار می‌روند، موجود هستند. آنها ولتاژ dc کنترل نشده و تنظیم نشده را _بسته به بار_ می‌آرایند. آنها معمولا در سیستم‌های شارژ باطری خورشیدی (PV) بکار می‌روند. مدارات مبدل PV معمولا واحدهای تخصصی هستند که به منظور کشیدن بیشینه توان خروجی از آرایه‌های PV طراحی شده‌اند.
3. اینورتر DC به AC: مدارات ایتورتر، یک منبع ac تنظیم شده را توسط یک ورودی dc تولید می‌کنند. آنها معمولا در سیستم‌های دارای منبع ac مستقل، سیستم‌های DE متصل به شبکه، و در سمت موتور یک VFD یافت می‌شوند.
4. بریکر حالت-جامد: با نفوذ بیشتر تکنولوژی‌های DE در سیستم‌های الکتریکی، اثرات منفی بر روی طرح‌های کنترلی، هماهنگی، و جریان‌های خطای موجود، حادتر شده است. تکنولوژی‌های برکر حالت-جامد، پتانسیل استاندارد کردن و بسیار ساده تر کردن تاسیس تکنولوژی‌های متصل به شبکه را دارد، همزمان با اینکه اثرات منفی آنها را نیز کمینه می‌کند. به راستی در مراحل ابتدایی خود، موضوع بریکرهای حالت-جامد، اماده ورود به نوآوری‌هاست و می‌تواند کلید مدرن سازی شبکه‌های واقعی باشد. مفهوم بریکر حالت-جامد، نسبتا آسان است: جایگزینی ابزارهای قطع کننده قدیمی‌تر (خلا، SF6، هوا، روغن، غیره) در بریکرهای قدرت (یا در سوییچ‌ها)، با یک سوییچ نیمه‌هادی. حتی کندترین (کم سرعت ترین) سوییچ نیمه‌هادی، چنیدین برابر سریع تر از فن آوری‌های قدیمی‌تر است. سرعت کلیدزنی بیشتر همراه با حس (سنس) و کنترل پیشرفته، می‌تواند به منظور حذف عوامل جریان‌های خطا، موثر باشد، لذا اثرات DC بر هماهنگی را ناچیز می‌سازد. تحقیقات بیشتری نیز بسوی توسعه ی سیستم‌هایی که حتی می‌توانند هماهنگی سیستم را با داشتن یک سطح جریان خطای قابل کنترل، بیشتر بهبود بخشند، جهت می‌گیرد.

    توپولوژی‌های کلی که در بالا تشریح شدند، در بسته‌های یک-کاره ترکیب می‌شوند. برای مثال، روشن است که اینورتری که در سیستم PV مورد استفاده قرار می‌گیرد، شامل یک اینورتر dc به ac است، اما همچنین اغلب دارای یک مبدل dc به dc نیز برای تنظیم و بهینه سازی ورودی اینورتر و خروجی آرایه PV، می‌باشد. یک مرور عالی بر توپولوژی‌های گوناگونی که در کاربردهای انرژی تجدیدپذیر استتفاده می‌شوند را می‌توانید در مرجع [15] ببینید.

 

شکل 2.   نسبت منحنی ITI/CBEMA به محدودیت‌های تریپ دادن IEEE 1547.

 

5.   فواید واسط‌های PE

الف.  کیفیت توان بهبود یافته

    با داشتن یک واسط الکترونیک قدرت PE برای سیستم‌های DE متصل به سیستم قدرت، کیفیت توان سیستم DE از طریق قابلیت کنترل محتوی‌هارمونیک ولتاژ و جریان خروجی و نیز ارایه عملکرد سریع در حالت‌های کلید زنی بین حالت‌های مستقل و متصل-به شبکه، بهبود می‌باشد.

1. کنترل‌هارمونیک: طراحی و توپولوژی ویژه‌ی واسط الکترونیک قدرت، می‌تواند بر محتوی‌هارمونیک سیستم توان الکتریکی که به آن متصل است، اثر بگذارد. سیستم‌های PE می‌توانند نیاز توان راکتیو شبکه را کم و یا حتی حذف کنند و بطور همزمان ضریب توان را در یک مقدار تعیین شده نگه دارند. به منظور داشتن یک توان اکتیو و راکتیو کنترل شده پیوسته _که توسط شرایط منبع و بار متغیر طلب می‌شود_"نظریه p-q" هم اکنون بر تزریق توان تجدیدپذیر، اعمال شده است.

    علاوه بر کاهش‌هارمونیک، همچنین می‌تواند توان راکتیو و‌هارمونیک ولتاژ را جبران کند، تا بهره برداری از شین را بهبود بخشد. یک مساعد کننده کیفیت توان همه-کاره (UPQC)، تشکیل شده از مجتمع کردن فیلتر فعال سری و فیلتر اکتیو(فعال) موازی، می‌باشد. از تیوری p-q برای بدست آوردن جریان جبران کننده مرجع (برای فیلتر فعال موازی) و ولتاژ جبرانگر مرجع (برای فیلتر فعال سری) _که باید به منظور جبران مولفه‌های نامطلوب توان به سیستم اعمال شود_ استفاده می‌شود.

2. توان برای بارهای حساس: بارهای حساس، تجهیزاتی هستند که به منبع توان مخصوصی برای ادامه عمکرد خود، نیازمندند. این بارها، شامل تجهیزهای فن آوری اطلاعات (IT) گوناگون مانند کامپیوترها، پرینترها، و ماشین‌های فکس می‌باشند. یک معیار که بطور دقیق نیازهای توان برای این وسایل ارایه می‌کند، توسعه داده شده است. شکل 2، منحنی انجمن صنعت فن آوری اطلاعات (ITI)/شرکت سازندگان تجهیزات کامپیوتر (CBEMA) را نسبت به محدودیت‌های تریپ دادن از معیار اتصال میانی استاندارد IEEE 1547 را نشان می‌دهد. محدودیت‌های تریپ دادن IEEE 1547 تعیین شده است، که یک DE نیازمند است که دادن انرژی به سیستم قدرت منطقه را، متوقف سازد. این تریپ با این حال به DE اجازه توان دادن به بار را می‌دهد، ولی نباید شبکه را برقدار کند. این شکل چندین ناحیه مورد مطالعه را که محدودیت‌های تریپ استاندارد IEEE 1547 خارج از بازه عملکرد نرمال منحنی ITI/CBEMA هستند، نشان می‌دهد. اگر سیستم DE برای کیفیت توان استفاده می‌شود، تعییر وضعیت از متصل-شده-به-شبکه به حالت مستقل، در داخل منحنی ITI/CBEMA باید رخ دهد.

ناحیه 1، نمونه ای است که در آن محدودیت‌های IEEE 1547 برای اضافه ولتاژ، بالاتر از منطقه ممنوع ITI/CBEMA است. اگر یک تجهیز کامپیوتری در معرض این شرایط قرار گیرد، ممکن است برای مثال موجب آسیب دیدن تجهیز شود.

    ناحیه‌های 2و 3 نمونه‌هایی هستند که محدودیت‌های IEEE 1547 برای کمی‌ولتاژ، زیر سطح عملکرد نرمال ITI/CBEMA است. اگر محدوده ولتاژ در این بازه قرار داشته باشد، شاید تجهیز آسیب نبیند، ولی ممکن است از ادامه کار، ناکام بماند. بمنظور داشتن یک انتقال یکپارچه، سیستم DE بایستی بار متصل را از حالت متصل-به-شبکه به حالت کار مستقل در منحنی ITI/CBEMA ببرد. این قضیه ممکن است برای سیستم‌های اتصال میانی غیر الکترونیک قدرتی، مشکل ساز باشد. سیستم‌های اتصال میانی ژنراتورهای سنکرون و القایی معولا از یک بریکر قدرت (دژنگتور) در نقطه اتصال میانیشان، استفاده می‌کنند. زمان تریپ بریکرهای قدرت معمولی، از 20 تا 100 میلی ثانیه (1 تا 6 سیکل)، متغیر می‌باشد. این یعنی اینکه حتی اگر سیستم کنترلی بتواند شرایط را تشخیص دهد، زمان حاصل شده از سیگنال کنترلی و عملکرد بریکر، ممکن است آنقدر کند باشد که تجهیز نتواند به عملکرد خود ادامه دهد. اگرچه، واسط‌های PE می‌توانند دارای زمان پاسخ زیر یک سیکل باشند که این زمان بسته به تکنولوژی متغیر می‌باشد. این زمان فوق العاده سریع می‌تواند به سیستم‌های DE اجازه ی انتقال بار از شبکه را به منابع DE _در درون منحنی ITI/CBEMA_ دهد.

 

ب.  تامین توان VAR و تنظیم ولتاژ

    همچنین، واسط‌های PE می‌توانند امکان کنترل ولتاژ و توان راکتیو را در منبع تولیدی، فراهم کنند. بیشتر اینورترهای سیستم‌های DE خود-کموتاتور هستند و می‌توانند ولتاژ ac با دامنه و فاز دلخواه تولید کنند. این به سیستم‌های DE امکان می‌دهد که هر توانی را با هر ضریب توانی تولید کنند. یک واسط الکترونیک قدرت (PE) دارای بازه ضریب توان عملیاتی گسترده تری نسبت به یک ژنراتور سنکرون است. این ویژگی می‌تواند در صورتی که سیستم DE مجاز به تنظیم ولتاژ و یا توان راکتیو سیستم باشد، خاصیتی بسیار سودمند باشد. هم اکنون، استاندارد IEEE 1547 بیان می‌دارد که سیستم DE نباید ولتاژ را در نقطه اتصال مشترک (PCC) تنظیم کند، اگرچه یک تاسیس می‌تواند امکان این حالت عملکرد را فراهم کند. بیشتر سیستم‌های DE در ضریب توان 1 کار می‌کنند. این می‌تواند مساله ساز باشد، زیرا اگر یک سیستم فقط توان اکتیو تامین کند، ضریب توان در نقطه اتصال مشترک، به یک سیستم قدرت پسفاز تبدیل خواهد شد. شکل 3 این نقطه را نشان می‌دهد. توان بار اصلی با S₁ در ضریب توان cos(36.8˚) = 0.8 پسفاز داده شده است. اگر یک سیستم DE که فقط توان فعال تولید می‌کند و دارای ضریب توان 1 است، به نقطه اتصال رایج اضافه شود، ضریب توان ترکیب شده S₂ که در PCC دیده می‌شود، به cos(52.7˚) = 0.6 کاهش می‌یابد. بنابر این، اگر سیستم DE بتواند توان VAR را در یک سطح محلی تنظیم کند، این برای سیستم قدرت سودمند خواهد بود.

    تنظیم ولتاژ در سیستم توزیع شعاعی، معمولا با استفاده از ترانسفورماتورهای بار تپ-چنجر در سابستیشن‌ها و/یا رگولاتورهای ولتاژ خط یا خازن‌های سوییج شده در فیدرها، ثابت نگه داشته می‌شود. اگر سیستم‌های DE مجاز به تنظیم ولتاژ باشند، از آنها می‌توان برای تامین ولتاژ نیز استفاده کرد. این می‌تواند برای شبکه سودمند باشد. اگرچه، باید با تجهیز تحریک کننده در خط، هماهنگ شود.

    با استفاده درست از سیستم‌های PE، توان راکتیو را می‌توان به ‌صورت پیوسته از ماکزیمم خازنی به ماکزیمم القایی در یک ولتاژ شبکه خاص، کنترل کرد. اصول پایه ای آن شبیه به عملکرد کندانسور سنکرون دوار می‌باشد که در یک مبدل استاتیک پیاده شده است. در سیستم‌های با ولتاژ کنترل شده، از دامنه ولتاژ خروجی مبدل برای کنترل پخش VAR به یا از سیستم ac، استفاده می‌شود. افزایش ولتاژ مبدل به بیش از ولتاژ سیستم، منجر به جریان پیش فاز (خازنی) شده و کاهش ولتاژ مبدل به زیر ولتاژ سیستم، موجب پس فاز (سلفی) شدن جریان می‌شود. بسیاری از مبدل‌های مدرنی که دارای طراحی کنترل جریان هستند نیز، می‌توانند سطوح تولید یا مصرف توان VAR را با تغییر دادن زاویه فاز بین جریان درحال تزریق به شبکه و ولتاژ خط، تغییر دهند.

سفارش ترجمه تخصصی مهندسی برق

شکل 3.   رابطه p-q برای سیستم DE با ضریب توان واحد.

ج.  بهبود هماهنگی جریان خطای DE

    اضافه کردن یک منبع DE به سیستم برق موجود، می‌تواند فواید زیادی را به سیستم بافزاید، مانند تامین ولتاژ، افزایش ظرفیت، و کاهش‌هارمونیک. بدبختانه، سیستم‌های DE می‌توانند اثری منفی بر هماهنگی خطای سیستم در نقطه ای شوند که نیازمند به تنظیم دوباره رله‌ها و تعویض‌اندازه فیوزها باشد. این بدین خاطر است که تولید اضافه شده می‌تواند در جریان خطا شرکت کرده و درصد سهم خطای وسایل بالا دست را کاهش داده، و حساسیت آنها را کمتر کند. این عامل، با روش‌های زمین کردن، اتصالات ترانسفورماتور، و طبیعت توپولوژی سود و سیستم تولید کننده، پیچیده تر می‌شود. سیستم‌های DE مبنی بر PE می‌توانند به شرایط خطا در سطوح کمتر از یک سیکل پاسخ دهند، و به عنوان مثال، می‌توانند به سرعت می‌توانند سهم DE در خطا را پیش از اینکه اثری بر هماهنگی موجود رخ دهد، حذف می‌کند. بطور ایده آل، سیستم‌های DE را می‌توان به هر سیستم موجودی اضافه کرد، بدون اینکه اثری بر جریان خطا، زمین کردن، و اضافه ولتاژهای ناشی از خطا، داشته باشند.

    پتانسیل زیادی در واسط‌های PE برای کاهش نتایج منفی و بهبود مشخصه‌های خطا در یک سیستم، وجود دارد. این پتانسیل در سیستم‌های واسط PE لبه برشی برای هماهنگ کردن چندین توپولوژی ترانس اتصال میانی با سوییچ‌های سریع و زیر-سیکل _بگونه ای که تقریبا همه نتایج منفی سیستم‌های DE را از بین می‌برد_ وجود دارد.

 

 

شکل 4.   نمونه ایزولاسیون عمدی و ریزشبکه

 

د.   قابلیت همکاری با دیگر منابع DE

   رابط‌های DE را نیز همچنین می‌توان برای مجتمع کردن سیستم‌های هیبرید استفاده کرد. سیستم توان هیبریدی، اصطلاحی است که برای مجتمع کردن بیش از یک تکنولوژی DE بکار می‌رود. سیستم‌های هیبریدی دارای قابلیت‌های چندین تکنولوژی DE بوده و می‌توانند در صورت مجتمع شدن از انواع مختلف فن آوری‌های DE، بسیار سودمند باشند. معمولا، یک شین dc در سکشن PE وجود دارد که می‌توان از آن برای مجتمع کردن انواع تکنولوژی‌های DE در یک نقطه مشترک، استفاده کرد. استفاده از شین DC مشترک، همچنین می‌تواند امکان مجتمع کردن چندین اینورتر به یک اینورتر بزرگی که برای همه فن آوری‌های DE مشترک است، را مهیا سازد. به عنوان مثال، یک ذخیره ساز انرژی معمولا با PVها یا سیستم‌های بادی مجتمع می‌شود تا بهنگام عدم موجود بودن منابع بادی یا خورشیدی، توان ارایه دهد.

 

ن.  سوییچ‌های سریع برای ریزشبکه‌ها یا ایزولاسیون عمدی

    یکی از کاربردهای ممکن DE، توسعه ریزشبکه‌ها یا ایزولاسیون‌های عمدی است. ریزشبکه‌ها و ایزولاسیون‌های عمدی را می‌توان به چند روش از دید سیستم قدرت تعریف کرد. ریزشبکه‌ها را می‌توان به ‌صورت تجمع بارها و منابع DE به منظور تامین توان و گرما، تعریف کرد. آنها قابلیت از سیستم توان الکتریکی جدا کرده، و دوباره به آن وصل کرد. آنها توسط یک PCC با یک مشتری تک-سنجش، به سیستم توان الکتریکی وصل شده‌اند. تحقیقات زیادی در سال‌های اخیر در زمینه ریزشبکه‌ها _هم در مورد کنترل و هم در مورد واسط‌های PE در ریزشبکه‌ها_ انجام پذیرفته است.

ایزولاسیون‌های عمدی، می‌تواند بخشی از سیستم توزیع باشد. این می‌تواند شامل چندین PCC و تجهیزات سطح سیستم توزیع باشد. انجمن هماهنگی استانداردهای IEEE 21 در مورد پیل‌های سوختی، در حال توسعه یک راهنمای استاندارد جدید IEEE P1547.4 برای طراحی، عملکرد، و مجتمع کردن سیستم‌های ایزولاسیون منابع توزیع شده، با سیستم‌های قدرتی که در ایزولاسیون‌های عمدی و ریزشبکه‌ها قرار دارند، می‌باشد. شکل 4، یک پیکربندی جدید برای یک ایزولاسیون عمدی در سیستم توزیع و ریزشبکه را نشان می‌دهد.

    هنگامی‌که سیستم‌های DE در ریزشبکه‌ها بکار می‌روند، باید قادر به تغییر حالت از متصل-ب-شبکه به حالت کار-مستقل باشند. بسته به کیفیت توان مورد نیاز بار، یک کلیدزنی بسیار سریع به منظور تطابق با منحنی ITI/CBEMA نیاز خواهد بود. این نیازمندی‌ها در بخش کیفیت توان این مقاله، آورده شده‌اند.  

   

و.  مدولار بودن و استاندارد سازی PE

    یکی دیگر از مزایای PE، مدولار بودن ذاتی آنهاست. هم اکنون، طراحان، با تکنیکی خاص به دنبال کمینه کردن‌اندازه، قیمت، و پیچیدگی PE با سیستم DE می‌باشند. مزیت کوتاه مدت این تکنیک، یک گزینه کمترین-هزینه برای کاربرد خاص است. اگرچه، معایب بلند مدت آنها، این است که فرصت‌های کم موجود در بازار برای این وسیله، مزیت‌های هزینه را که اقتصادهای بزرگتر آن را دارند، رد می‌کند. به دیگر سخن، ساختن وسیله ای که برای بیشتر فن آوری‌ها قابل قبول باشد، احتمالا هزینه‌های کلی آن را به دلیل تولید بیشتر، پایین می‌آورد. یکی دیگر از معایب تکنیک در کاربرد-خاص، هزینه‌های تعمیر و نگه داری بیشتر _به دلیل توانایی کمی‌در تعویض قطعات، و نا متخصص بودن پرسنل تعمیر و نگهداری_ می‌باشد.

تعداد کمی‌پروژه در گذشته، سعی داشتند که PE مدولار استاندارد شده برای سیستم‌های اتصال میانی برای DE بسازند. برنامه بلوک ساخت الکترونیک قدرت (PEBB) که توسط دفتر تحقیقاتی نیروی دریایی اسپانسر شده است، بر روی توسعه عناصر مدولاری که شامل اینورتر‌ها و یکسوسازهای واقعی می‌شوند، تمرکز داشته است. مفهوم PEBB بررسی شد و توسط تعدادی پژوهشگر نشان داده شد. فرناندز، یک ساختار مدولاری را ارایه داد که می‌توان آن را به منظور درست کردن یک پیکربندی ویژه از سه بلوک اساسی (dc/dc، dc/ac، ac/dc) و الکترونیک کنترلی برای مجتمع کردن یک توربین بادی و یک ژنراتور ac با تحریک موتور احتراقی، اصلاح کرد. پروژه فن آوری اتصال میانی همه-کاره (UIT) که توسط سازمان انرژی (DOE)/ آزمایشگاه انرژی تجدیدپذیر (NREL) پشتیبانی شده، سطح بیشتری از استاندارد سازی اینورترهای واقعی را امتحان کرد، تا از مدولار بودن و کوچک تر کردن آن، بتواند برای تولید انبوه استفاده کند. یک بررسی بر روی مدولار بودن PE نیز توسط دانشگاه Wisconsin برای کمیته انرژی کالیفرنیا، انجام شد. این پروژه‌ها نشان دادند که استانداردسازی واسط‌های الکتریکی، اتصالات الکتریکی، و مخابرات الکتریکی برای دستیابی به یک محیط استفاده-آسان برای اتصال دادن DE به شبکه، نیاز می‌باشد. استانداردسازی، انواع گوناگون سیستم‌های اتصالی چندکاره‌ای را که قادر به بهبود تولید، ذخیره سازی، و بار هستند _در هین اینکه خدمات جانبی به نفع مشتری و شبکه تامین کننده ارایه می‌دهند_ تطبیق می‌دهد. با قابلیت سیستم مقطع-DE استاندارد شده، عملکرد تقریبا همه منظوره برای مدیریت بار و پشتیبانی شبکه را می‌توان برای همه منابع سیستم‌های DE _شامل میکروتوربین‌ها، پیل‌های سوختی، موتورهای رفت و برگشتی، سیستم‌های خورشیدی، بادی، و سیستم‌های ذخیره انرژی_ بدست آورد. مدولار بودن واسط‌های PE می‌تواند همچنین منجر به ساخت انبوه تر شود، که خود می‌تواند به کاهش هزینه برای وسیله متصل کننده تولید کننده به شبکه قدرت، منجر شود. بسته‌های اینورتر مدولاری که می‌توان آن‌ها را به سطوح توان مختلف مقیاس‌بندی کرده و در پلاتفرم‌های DE استفاده کرد، بطور کل بازار را برای این وسیله بهبود می‌بخشد، و اجازه استاندارد شدن طراحی‌ها را می‌دهدد.

   نتیجه گیری

    این مقاله، انواع اساسی و نمودهای فنی الکترونیک قدرت را برای کاربردهای DE، توصیف می‌کند. سود خالص استفاده از واسط‌های الکترونیک قدرت در سیستم‌های DE بحث شده و مورد ارزیابی قرار گرفت. طراحی و استفاده مناسب از سیستم‌های مبنی بر PE را می‌توان در یک تکنیک مدولار _با هدف قرار دادن نیازهای کلی سیستم_ انجام داد. واسط‌های PE می‌توانند کیفیت توان مشتری را، با کاهش‌هارمونیک‌ها و ارایه زمان‌های کلیدزنی بسیار سریع برای بارهای حساس، بهبود بخشند. PE همچنین می‌تواند برای سیستم توان الکتریکی متصل شده نیز سودمند باشد، چرا که کنترل توان راکتیو و نیز تنظیم ولتاژ در نقطه اتصال سیستم DE، به سیستم ارایه می‌دهد. یکی از ویژگی‌های بی همتای واسط‌های PE، توانایی آنها در کاهش یا حذف جریان خطای مربوط به DE است، از این رو، می‌توان از اثر DE بر هماهنگی حفاظت، چشم پوشی کرد. سرانجام، واسط‌های الکترونیک قدرت، انعطاف در عملکرد را با چندین منبع DE دیگر ارایه داده، و می‌توانند بشدت هزینه‌های کلی اتصال ژنراتور به سیستم را _با استانداردسازی و مدولار بودنشان_ کاهش دهند.