ລະບົບອິນເວີດເຕີຣ໌ພະລັງງານສູງ - ວິທີແກ້ໄຂການປ່ຽນແປງພະລັງງານຂັ້ນສູງສຳລັບການນຳໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກຳ ແລະ ການຄ້າ

ພື້ນຖານຂອງປະສິດທິພາບຂອງເครື່ອງປ່ຽນແປງໄຟຟ້າຄວາມຈະເປັນສູງໃນສະໄໝໃໝ່ ຢູ່ທີ່ເຕັກໂນໂລຊີເຄື່ອງໄຟຟ້າຄວາມຈະເປັນສູງທີ່ທັນສະໄໝ ເຊິ່ງເປັນຜົນມາຈາກການພັດທະນາດ້ານວິສະວະກຳ ແລະ ການປະດິດສ້າງທີ່ຍາວນານຫຼາຍທົດສະວັດ. ລະບົບທີ່ສຸກເສີນເຫຼົ່ານີ້ໃຊ້ອຸປະກອນເຊມີຄອນດູເຕີທີ່ທັນສະໄໝທີ່ສຸດ ລວມທັງອຸປະກອນທີ່ເຮັດຈາກຊີລິໂຄນຄາຣ์ໄບດ໌ (SiC) ແລະ ເກເລຍມ ນິໄຕໄຣດ໌ (GaN) ທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ການປ່ຽນແປງທີ່ສູງກວ່າອຸປະກອນທີ່ເຮັດຈາກຊີລິໂຄນທຳມະດາຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ການແຕກຫັກທາງເຕັກໂນໂລຊີນີ້ເຮັດໃຫ້ເຄື່ອງປ່ຽນແປງໄຟຟ້າຄວາມຈະເປັນສູງສາມາດບັນລຸລະດັບປະສິດທິພາບທີ່ດີເລີດ ໃນເວລາທີ່ຫຼຸດຜ່ອນຂະໜາດ ແລະ ນ້ຳໜັກຂອງລະບົບທັງໝົດ. ເຕັກໂນໂລຊີການປ່ຽນແປງທີ່ທັນສະໄໝຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍພະລັງງານໃນຂະນະທີ່ປ່ຽນແປງ ສົ່ງຜົນໃຫ້ເຄື່ອງເຢັນລົງ ແລະ ຍາວນານຂຶ້ນຂອງອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງອຸປະກອນ. ຕົວຂັບຄອງເຊີດທີ່ສຸກເສີນເຮັດວຽກຮ່ວມກັບເຊມີຄອນດູເຕີທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງເຫຼົ່ານີ້ເພື່ອໃຫ້ການຄວບຄຸມທີ່ແນ່ນອນຕໍ່ເວລາການປ່ຽນແປງ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນການຮີດສີວິເທດ (EMI). ການນຳໃຊ້ອັລກົຣິດີມການປ່ຽນແປງຄວາມກວ້າງຂອງຄລາກ (PWM) ທີ່ທັນສະໄໝເຮັດໃຫ້ຄຸນນະພາບຂອງຄລາກທີ່ໄດ້ຮັບມີຄວາມດີເລີດ ໂດຍມີການເບື່ອນຮູບຄລາກ (harmonic distortion) ໃນລະດັບຕ່ຳທີ່ສຸດ ເຮັດໃຫ້ໄຟຟ້າທີ່ໄດ້ຈາກເຄື່ອງປ່ຽນແປງຄວາມຈະເປັນສູງເໝາະສຳລັບອຸປະກອນໄຟຟ້າທີ່ອ່ອນໄຫວ ແລະ ເຄື່ອງຈັກທີ່ຕ້ອງການຄວາມແນ່ນອນສູງ. ເຄື່ອງປຸງຜົນສັນຍານດິຈິຕອນ (DSPs) ແລະ ອາລະມີເທີເລີເປີເລີເອັບເລີເປີເລີເອັບ (FPGAs) ໃຫ້ພະລັງການຄຳນວນທີ່ຈຳເປັນສຳລັບການຄວບຄຸມ ແລະ ການຕິດຕາມໃນເວລາຈິງ. ເຄື່ອງເຫຼົ່ານີ້ປະມວນຜົນອັລກົຣິດີມທີ່ສັບສົນເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງປ່ຽນແປງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຕາມເງື່ອນໄຂຂອງພາລະບັນທຸກ, ການປ່ຽນແປງຂອງຄ່າຄວາມຕ້ານທາງເຂົ້າ ແລະ ປັດໄຈດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມ. ລະບົບຄວບຄຸມການຕອບສະຫນອງທີ່ສຸກເສີນຈະຕິດຕາມຄ່າຄວາມຕ້ານທາງອອກ, ຄ່າປະຈຸບັນ ແລະ ຄວາມຖີ່ດ້ວຍຄວາມແນ່ນອນໃນລະດັບໄມໂຄວິນາທີ (microsecond) ເພື່ອປັບປຸງທັນທີທັນໃດເພື່ອຮັກສາການສົ່ງພະລັງງານທີ່ສະຖຽນ. ລະບົບຈັດການອຸນຫະພູມໃຊ້ເຕັກໂນໂລຊີການເຢັນທີ່ທັນສະໄໝລວມທັງການເຢັນດ້ວຍນ້ຳ, ການເຢັນດ້ວຍອາກາດທີ່ຖືກບັງຄັບໃຫ້ລົມ ແລະ ການໃຊ້ທໍ່ນຳຄວາມຮ້ອນ (heat pipe) ເພື່ອຮັກສາອຸນຫະພູມການເຮັດວຽກໃນລະດັບທີ່ເໝາະສົມ ເຖິງແມ່ນຈະຢູ່ໃນສະພາບການທີ່ເຮັດວຽກທີ່ໜັກທີ່ສຸດ. ການອອກແບບລະບົບຈັດການອຸນຫະພູມທີ່ຄົບຖ້ວນນີ້ຮັບປະກັນວ່າຈະມີປະສິດທິພາບທີ່ສະຖຽນ ແລະ ປ້ອງກັນອຸປະກອນໄຟຟ້າທີ່ອ່ອນໄຫວຈາກການເສື່ອມສະພາບທີ່ເກີດຈາກອຸນຫະພູມ. ການອອກແບບທີ່ມີລັກສະນະແບ່ງເປັນໝວດໆ (modular architecture) ທີ່ໃຊ້ໃນການອອກແບບເຄື່ອງປ່ຽນແປງໄຟຟ້າຄວາມຈະເປັນສູງ ໃຫ້ຄວາມສະດວກໃນການບໍາລຸງຮັກສາ ແລະ ການອັບເກຣດ ໃນເວລາດຽວກັນກັບທີ່ໃຫ້ຄວາມເປັນສອງ (redundancy) ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ຂອງລະບົບທັງໝົດດີຂຶ້ນ.

ລະບົບອິນເວີດເຕີ້ ພະລັງງານສູງທີ່ທັນສະໄໝ ແມ່ນມີຄວາມເປັນເລີດໃນການເຊື່ອມຕໍ່ຢ່າງເປັນເນື້ອເດີຍວຽນກັບເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ ແລະໃຫ້ບໍລິການສະຫນັບສະຫນູນເຄືອຂ່າຍທີ່ທັນສະໄໝ ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ຄວາມສະຖຽນຂອງລະບົບພະລັງງານໂດຍລວມ ແລະຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ດີຂຶ້ນ. ເຄື່ອງທີ່ທັນສະໄໝເຫຼົ່ານີ້ມີເຕັກໂນໂລຊີການເຊື່ອມຕໍ່ເຄືອຂ່າຍຢ່າງສຸກເສີນ (intelligent grid synchronization technology) ທີ່ສາມາດປັບຄ່າຄວາມຕີ່ນ (voltage), ຄວາມຖີ່ (frequency), ແລະຄວາມສຳພັນຂອງເຟສ (phase relationships) ຂອງຜົນຜະລິດໃຫ້ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບເຄືອຂ່າຍທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ຢູ່ກ່ອນທີ່ຈະເຊື່ອມຕໍ່ຢ່າງເຕັມຮູບແບບ. ຄວາມສາມາດໃນການເຊື່ອມຕໍ່ຢ່າງຖືກຕ້ອງແບບນີ້ຈະປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ເກີດຄວາມຜັນແປທີ່ອາດເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເສຍຫາຍ ຫຼືບັນຫາຄຸນນະພາບພະລັງງານໃນເວລາທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ ຫຼື ຕັດການເຊື່ອມຕໍ່. ການປ້ອງກັນການເກີດເງື່ອນໄຂ 'islanding' ທີ່ທັນສະໄໝຈະຮັບປະກັນການດຳເນີນງານທີ່ປອດໄພ ໂດຍການກວດພົບການຕັດສັນຍານຂອງເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າໄດ້ທັນທີ ແລະຕັດການເຊື່ອມຕໍ່ອິນເວີດເຕີ້ພະລັງງານສູງອອກຈາກເຄືອຂ່າຍເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ເກີດການສົ່ງພະລັງງານກັບຄືນໄປຍັງເສັ້ນໄຟຟ້າຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການທີ່ອາດເປັນອັນຕະລາຍ. ຄຸນສົມບັດ 'grid-tie' ໃຫ້ການໄຫຼວຽນຂອງພະລັງງານໄດ້ທັງສອງທິດທາງ (bidirectional power flow) ເຊິ່ງອະນຸຍາດໃຫ້ພະລັງງານສ່ວນເຫຼືອທີ່ຜະລິດຈາກແຫຼ່ງພະລັງງານທີ່ບໍ່ສິ້ນສຸດ (renewable sources) ຖືກສ่งກັບຄືນໄປຍັງເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການເພື່ອຮັບເງິນຄ່າຊົດເຊີຍ ຫຼື ສິດທິປະໂຫຍດຕາມໂປຣແກຣມຕ່າງໆ. ຄວາມສາມາດໃນການປັບປຸງ 'power factor' ທີ່ທັນສະໄໝ ອະນຸຍາດໃຫ້ລະບົບອິນເວີດເຕີ້ພະລັງງານສູງສາມາດສະຫນັບສະຫນູນພະລັງງານທີ່ບໍ່ມີການເຮັດວຽນ (reactive power) ເພື່ອປັບປຸງຄວາມສະຖຽນຂອງເຄືອຂ່າຍ ແລະຄຸນນະພາບພະລັງງານ. ເຄື່ອງເຫຼົ່ານີ້ສາມາດດຳເນີນງານໃນຮູບແບບຕ່າງໆ ເຊັ່ນ: ຮູບແບບ 'unity power factor', 'leading power factor', ຫຼື 'lagging power factor' ຂຶ້ນກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງເຄືອຂ່າຍ ແລະຂໍ້ກຳນົດຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ. ຄວາມສາມາດ 'voltage ride-through' ສາມາດຮັກສາການດຳເນີນງານໄວ້ໄດ້ໃນເວລາທີ່ມີການປ່ຽນແປງຄ່າຄວາມຕີ່ນຂອງເຄືອຂ່າຍ ແລະການຮີບດ່ວນຊົ່ວຄາວ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງຫຼາຍຂຶ້ນສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ສຳຄັນ. ຄຸນສົມບັດ 'frequency regulation' ອະນຸຍາດໃຫ້ລະບົບອິນເວີດເຕີ້ພະລັງງານສູງເຂົ້າຮ່ວມໃນການປັບປຸງຄວາມສະຖຽນຂອງເຄືອຂ່າຍ ໂດຍການປັບຄ່າຄວາມຖີ່ຂອງຜົນຜະລິດອັດຕະໂນມັດຕາມສະພາບການຂອງລະບົບ. ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ກັບເຄືອຂ່າຍອັຈລິຍ (Smart grid compatibility) ຮັບປະກັນການດຳເນີນງານທີ່ສາມາດໃຊ້ໄດ້ໃນອະນາຄົດກັບເຕັກໂນໂລຊີເຄືອຂ່າຍທີ່ກຳລັງເກີດຂຶ້ນ ເຊັ່ນ: ໂປຣແກຣມຈັດການຄວາມຕ້ອງການ (demand response programs), ລະບົບພະລັງງານອັຈລິຍ (virtual power plants), ແລະລະບົບຈັດການຊັບພະຍາກອນພະລັງງານທີ່ແຈກຢາຍ (distributed energy resource management systems). ວິທີການສື່ສານ (Communication protocols) ເຊັ່ນ: Modbus, DNP3, ແລະ IEC 61850 ສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ເຂົ້າກັບລະບົບຄວບຄຸມແລະການເກັບຂໍ້ມູນ (SCADA) ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວໄດ້ຢ່າງເປັນເນື້ອເດີຍວຽນ. ຄວາມສາມາດໃນການຕິດຕາມ ແລະຄວບຄຸມຈາກໄລຍະໄກ (Remote monitoring and control capabilities) ອະນຸຍາດໃຫ້ຜູ້ດຳເນີນງານເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າສາມາດຈັດການກັບການຕິດຕັ້ງອິນເວີດເຕີ້ພະລັງງານສູງທີ່ແຈກຢາຍໄດ້ຈາກສູນຄວບຄຸມທີ່ຕັ້ງຢູ່ສູນກາງ. ລະບົບອັລກົຣິດີມ (algorithms) ສຳລັບການຈັດສົ່ງພະລັງງານ (load balancing algorithms) ສາມາດເພີ່ມປະສິດທິພາບ ແລະຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ໃນການຈັດສົ່ງພະລັງງານໄປຫາອິນເວີດເຕີ້ຫຼາຍໆ ເຄື່ອງ ໂດຍຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເຄັ່ງຕຶງທີ່ເກີດຂຶ້ນຕໍ່ສ່ວນປະກອບແຕ່ລະຊິ້ນ.

ຄວາມສາມາດໃນການຂະຫຍາຍຂອງລະບົບເຄື່ອງປ່ຽນແປງໄຟຟ້າທີ່ມີພະລັງງານສູງ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການປັບແຕ່ງຕາມຄວາມຕ້ອງການ ເຮັດໃຫ້ລະບົບເຫຼົ່ານີ້ເປັນທາງເລືອກທີ່ເໝາະສົມທີ່ສຸດສຳລັບການນຳໃຊ້ຕັ້ງແຕ່ການຕິດຕັ້ງເພື່ອການຄ້າຂະໜາດນ້ອຍ ເຖິງ ສະຖານທີ່ຜະລິດພະລັງງານຂະໜາດໃຫຍ່. ການອອກແບບທີ່ມີລັກສະນະເປັນມ໋ອດູນ (modular) ໃຫ້ຜູ້ໃຊ້ສາມາດຈັດຕັ້ງລະບົບໃຫ້ເໝາະສົມຢ່າງແນ່ນອນກັບຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານໃນປັດຈຸບັນ ແລະ ຍັງສະເໜີທາງເລືອກໃນການຂະຫຍາຍລະບົບໄດ້ຢ່າງລຽບງ່າຍເມື່ອຄວາມຕ້ອງການໃນອະນາຄົດປ່ຽນແປງ. ມ໋ອດູນເຄື່ອງປ່ຽນແປງໄຟຟ້າທີ່ມີພະລັງງານສູງແຕ່ລະຊິ້ນສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ກັນແບບ song song (parallel) ເພື່ອບັນລຸຄວາມຈຸພະລັງງານທີ່ເກືອບຈະບໍ່ມີຂອບເຂດ, ໂດຍມີອັລກົຣິດີມທີ່ສັບສົນໃນການແບ່ງປັນພະລັງງານ (load-sharing) ເພື່ອຮັບປະກັນປະສິດທິພາບທີ່ດີທີ່ສຸດໃນທຸກໆຫົວໜ່ວຍທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນ. ວິທີການທີ່ສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້ນີ້ຊ່ວຍຫຼີກເວັ້ນການຕິດຕັ້ງເບື້ອງຕົ້ນທີ່ມີຂະໜາດໃຫຍ່ເກີນໄປ ແລະ ຍັງໃຫ້ເສັ້ນທາງທີ່ຊັດເຈນໃນການອັບເກຣດລະບົບເມື່ອຄວາມຕ້ອງການດ້ານພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນ. ຕົວເລືອກໃນການປັບແຕ່ງລະບົບຍັງຂະຫຍາຍໄປຫາການຈັດຕັ້ງຄ່າຄ່າຄວາມຕ້ານທາງເຂົ້າ (input voltage configurations) ໂດຍລະບົບເຄື່ອງປ່ຽນແປງໄຟຟ້າທີ່ມີພະລັງງານສູງມີໃຫ້ເລືອກໃນຫຼາຍຊ່ວງຄ່າ DC input ເຊັ່ນ: 48V, 96V, 192V, 384V ແລະ ຊ່ວງຄ່າຄວາມຕ້ານທາງເຂົ້າທີ່ສູງຂຶ້ນເຖິງຫຼາຍກີໂວັດ. ການຈັດຕັ້ງຄ່າຄ່າຄວາມຕ້ານທາງອອກ (output configurations) ສາມາດປັບແຕ່ງໃຫ້ເໝາະສົມກັບຄວາມຕ້ອງການເພີ່ມເຕີມ ເຊັ່ນ: ການເຮັດວຽກແບບ single-phase ຫຼື three-phase, ລະດັບຄວາມຕ້ານທາງອອກທີ່ຕ່າງກັນ, ແລະ ມາດຕະຖານຄວາມຖີ່ທີ່ຕ່າງກັນເພື່ອໃຫ້ເໝາະສົມກັບການນຳໃຊ້ໃນຕ່າງປະເທດ. ຕົວເລືອກໃນການຕິດຕັ້ງ (mounting options) ໃຫ້ຄວາມຍືດຫຼຸ່ນສຳລັບສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຕ່າງກັນ ໂດຍຫົວໜ່ວຍເຄື່ອງປ່ຽນແປງໄຟຟ້າທີ່ມີພະລັງງານສູງມີໃຫ້ເລືອກໃນຮູບແບບ rack-mounted ສຳລັບການນຳໃຊ້ໃນ data center, ຮູບແບບ wall-mounted ສຳລັບສະຖານທີ່ທີ່ມີພື້ນທີ່ຈຳກັດ, ແລະ ຮູບແບບ free-standing cabinets ສຳລັບການຕິດຕັ້ງພາຍນອກ. ຕົວເລືອກໃນການຫໍ້ຫໍ້ (environmental packaging options) ລວມເຖິງ housing ທີ່ມີການຈັດອັນດັບຕາມມາດຕະຖານ NEMA ສຳລັບສະພາບແວດລ້ອມອຸດສາຫະກຳທີ່ຮຸນແຮງ, housing ທີ່ກັນນ້ຳ ແລະ ກັນຝຸ່ນສຳລັບການນຳໃຊ້ພາຍນອກ, ແລະ ລະບົບການລະເບີດຄວາມຮ້ອນທີ່ເປັນພິເສດສຳລັບສະພາບອຸນຫະພູມທີ່ຮຸນແຮງ. ການປັບແຕ່ງອິນເຕີເຟດການຄວບຄຸມ (control interface customization) ໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການເຊື່ອມຕໍ່ກັບລະບົບຈັດການສິ່ງອຳນວຍຄວາມສະດວກຂອງສະຖານທີ່ (facility management systems) ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ ຜ່ານໂປໂຕຄອນການສື່ສານ (communication protocols) ແລະ ຕົວເລືອກອິນເຕີເຟດທີ່ຕ່າງກັນ. ພາລາມິເຕີທີ່ສາມາດເຂີຍໂປຣແກຣມໄດ້ (programmable parameters) ໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການປັບແຕ່ງການເຮັດວຽກຂອງເຄື່ອງປ່ຽນແປງໄຟຟ້າທີ່ມີພະລັງງານສູງໃຫ້ເໝາະສົມກັບຄວາມຕ້ອງການເພີ່ມເຕີມຂອງການນຳໃຊ້ ເຊັ່ນ: ລຳດັບການເລີ່ມຕົ້ນ (startup sequences), ການຕັ້ງຄ່າການປ້ອງກັນ (protection settings), ແລະ ຮູບແບບການເຮັດວຽກ (operational modes). ການຮັບຮອງດ້ານຄວາມປອດໄພ (safety certifications) ສາມາດປັບແຕ່ງໃຫ້ເໝາະສົມກັບມາດຕະຖານຂອງແຕ່ລະເຂດ ແລະ ຂໍ້ກຳນົດທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງແຕ່ລະອຸດສາຫະກຳ ເຊັ່ນ: UL, CE, IEC ແລະ ມາດຕະຖານຄວາມປອດໄພສາກົນອື່ນໆ. ຕົວເລືອກດ້ານການຮັບປະກັນ (warranty) ແລະ ການບໍລິການ (service options) ໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການປັບແຕ່ງເພີ່ມເຕີມ ໂດຍມີການຮັບປະກັນທີ່ຍາວນານຂຶ້ນ, ໂປຣແກຣມການບໍາລຸງຮັກສາເພື່ອປ້ອງກັນ (preventive maintenance programs), ແລະ ການບໍລິການດ້ານເຕັກນິກທີ່ເປັນສ່ວນຕົວ (dedicated technical support packages) ທີ່ປັບແຕ່ງໃຫ້ເໝາະສົມກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງລູກຄ້າແຕ່ລະທ່ານ. ໂປຣແກຣມການຝຶກອົບຮົມ (training programs) ແລະ ເອກະສານດ້ານເຕັກນິກ (technical documentation) ສາມາດປັບແຕ່ງໃຫ້ເໝາະສົມກັບລະດັບຄວາມຊຳນິຊຳນານຂອງຜູ້ໃຊ້ ແລະ ຄວາມຕ້ອງການເພີ່ມເຕີມຂອງການນຳໃຊ້.