ການນຳໃຊ້ຕົວປ່ຽນແປງ DC-DC ທີ່ເຮັດວຽກໄດ້ທັງສອງທິດທາງ: ແນວທາງຄົບຖ້ວນສຳລັບວິທີແກ້ໄຂການຈັດການພະລັງງານຢ່າງມີປະສິດທິພາບ

ລັກສະນະທີ່ ຫນ້າ ສົນໃຈທີ່ສຸດຂອງການ ນໍາ ໃຊ້ເຄື່ອງປ່ຽນ DC DC ສອງທິດແມ່ນຢູ່ໃນປະສິດທິພາບພະລັງງານທີ່ໂດດເດັ່ນແລະຄວາມສາມາດໃນການຄຸ້ມຄອງພະລັງງານທີ່ລໍາ ບາກ. ລະບົບທີ່ກ້າວຫນ້າເຫຼົ່ານີ້ບັນລຸປະສິດທິພາບການປ່ຽນພະລັງງານທີ່ ຫນ້າ ສັງເກດມັກຈະເກີນ 96 ເປີເຊັນ, ເຊິ່ງເປັນການປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນທາງວິທີການປ່ຽນພະລັງງານແບບດັ້ງເດີມ. ປະສິດທິພາບທີ່ພິເສດນີ້ແມ່ນຜົນມາຈາກເຕັກໂນໂລຢີການປ່ຽນທີ່ກ້າວ ຫນ້າ, ລວມທັງການປ່ຽນໄຟຟ້າແບບບໍ່ມີແຮງດັນແລະເຕັກນິກການປ່ຽນສຽງທີ່ເຮັດໃຫ້ການສູນເສຍພະລັງງານໃນລະຫວ່າງການໂອນພະລັງງານ ຫນ້ອຍ ທີ່ສຸດ. ລະບົບຄຸ້ມຄອງພະລັງງານທີ່ສະຫຼາດ ຕິດຕາມແລະປັບປຸງການໄຫຼຂອງພະລັງງານໃນທັງສອງທິດທາງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ຮັບປະກັນການ ນໍາ ໃຊ້ພະລັງງານທີ່ມີຢູ່ໃຫ້ສູງສຸດໃນຂະນະທີ່ປ້ອງກັນການເສຍພະລັງງານ. ອະລໍໄຈທັມທີ່ກ້າວຫນ້າວິເຄາະສະພາບການໂຫຼດໃນເວລາຈິງແລະປັບອັດຕະໂນມັດຄວາມຖີ່ການປ່ຽນ, ວົງຈອນການເຮັດວຽກ, ແລະຕົວ ກໍາ ນົດການປະຕິບັດງານອື່ນໆເພື່ອຮັກສາປະສິດທິພາບສູງສຸດໃນລະດັບພະລັງງານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຄວາມສາມາດໃນການປັບປຸງແບບໄນໂນມິກນີ້ພິສູດວ່າມີຄຸນຄ່າໂດຍສະເພາະໃນ ຄໍາ ຮ້ອງຂໍທີ່ມີຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານທີ່ປ່ຽນແປງ, ເຊັ່ນສະຖານີສາກໄຟລົດໄຟຟ້າແລະລະບົບເກັບຮັກສາພະລັງງານທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບຕາຂ່າຍ. ຄຸນລັກສະນະການຄຸ້ມຄອງພະລັງງານປະກອບມີກົນໄກການສົມດຸນຄວາມກົດດັນທີ່ຊັບຊ້ອນທີ່ແຈກແຈກພະລັງງານໃຫ້ດີທີ່ສຸດໃນລະຫວ່າງຊ່ອງອອກຫຼາຍຢ່າງ, ປ້ອງກັນການໂຫຼດເກີນແລະຮັບປະກັນການເຮັດວຽກທີ່ ຫມັ້ນ ຄົງ. ຄວາມສາມາດໃນການແກ້ໄຂຕົວເລກປະສິດທິພາບທີ່ສ້າງຂື້ນເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງລະບົບໂດຍລວມແລະຫຼຸດຜ່ອນ harmonics, ປະກອບສ່ວນໃຫ້ມີຄຸນນະພາບພະລັງງານທີ່ສະອາດແລະປະຕິບັດຕາມມາດຕະຖານໄຟຟ້າທີ່ເຂັ້ມງວດ. ເຄື່ອງປ່ຽນປະກອບມີລະບົບການຄຸ້ມຄອງຄວາມຮ້ອນທີ່ກ້າວ ຫນ້າ ທີ່ຮັກສາອຸນຫະພູມການເຮັດວຽກທີ່ດີທີ່ສຸດ, ປ້ອງກັນການຫຼຸດຜ່ອນປະສິດທິພາບແລະຂະຫຍາຍອາຍຸການໃຊ້ຂອງສ່ວນປະກອບ. ການຕິດຕາມປະສິດທິພາບໃນເວລາຈິງສະ ຫນອງ ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ມີຄຸນຄ່າກ່ຽວກັບປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ, ເຮັດໃຫ້ການຮັກສາແລະການປັບປຸງແບບຄາດເດົາໄດ້. ຄວາມສາມາດໃນການຄຸ້ມຄອງພະລັງງານຂະຫຍາຍໄປຂ້າງນອກການປ່ຽນພະລັງງານງ່າຍໆເພື່ອລວມເອົາໂປຣໄຟລ໌ສາກໄຟທີ່ສະຫຼາດ, ການຟື້ນຟູພະລັງງານຟົດຟື້ນ, ແລະ ຫນ້າ ທີ່ການຄວບຄຸມຕາຂ່າຍທີ່ເຮັດໃຫ້ຄຸນຄ່າຂອງທຸກໆຫົວ ຫນ່ວຍ ພະລັງງານທີ່ຖືກປະມວນຜົນຜ່ານລະບົບສູງສຸດ.

ການນຳໃຊ້ຕົວປ່ຽນແປງໄຟຟ້າ dc ທີ່ເຮັດວຽກໄດ້ທັງສອງທິດທາງ (Bidirectional dc dc converter) ແມ່ນມີຄວາມເດັ່ນເນື່ອງຈາກຄວາມສາມາດໃນການເຮັດວຽກທັງສອງທິດທາງຢ່າງລຽບລ້ອຍ ແລະ ຄຸນສົມບັດຂອງການບູລະນາການລະບົບຄວບຄຸມທີ່ທັນສະໄໝ ເຊິ່ງປ່ຽນແປງວິທີການຈັດການພະລັງງານໃນທຸກໆການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ. ລະບົບຄວບຄຸມທີ່ສຸກເສີນເຮັດໃຫ້ການປ່ຽນຜ່ານຈາກໂໝດການທີ່ເຕີມໄຟຟ້າໄປຫາໂໝດການທີ່ຖອນໄຟຟ້າເກີດຂຶ້ນຢ່າງລຽບລ້ອຍໂດຍບໍ່ມີການຂັດຂວາງ, ເພື່ອຮັບປະກັນການຈັດຫາພະລັງງານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ ແລະ ການນຳໃຊ້ພະລັງງານໃຫ້ມີປະສິດທິພາບສູງສຸດ. ການເຮັດວຽກຢ່າງລຽບລ້ອຍນີ້ອີງໃສ່ອັລກົຣິດທຶມການຄວບຄຸມການປ່ຽນແປງທີ່ທັນສະໄໝ ເຊິ່ງສາມາດຮູ້ຈັກທິດທາງຂອງການໄຫຼຂອງພະລັງງານ ແລະ ຕັ້ງຄ່າຮູບແບບຂອງຕົວປ່ຽນແປງໃຫ້ເໝາະສົມໂດຍອັດຕະໂນມັດ, ໂດຍບໍ່ຈຳເປັນຕ້ອງມີການປ່ຽນແປງດ້ວຍມື ຫຼື ອຸປະກອນປ່ຽນແປງພາຍນອກ. ການບູລະນາການລະບົບຄວບຄຸມທີ່ສຸກເສີນນີ້ປະກອບດ້ວຍໂປໂຕຄອນການສື່ສານທີ່ຄົບຖ້ວນ, ລວມທັງສາຍ CAN bus, Modbus ແລະ ສາຍ Ethernet, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການບູລະນາການເຂົ້າກັບລະບົບຈັດການອາຄານທີ່ມີຢູ່, ລະບົບຄວບຄຸມຫຼາຍປະເພດຂອງລົດ, ແລະ ລະບົບອັດຕະໂນມັດທາງອຸດສາຫະກຳເກີດຂຶ້ນຢ່າງລຽບລ້ອຍ. ຄຸນສົມບັດຂອງການປະມວນຜົນສັນຍານດິຈິຕອນທີ່ທັນສະໄໝ ໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການຕິດຕາມ ແລະ ຄວບຄຸມເປັນເວລາຈິງຕໍ່ປັດໄຈທີ່ສຳຄັນເຊັ່ນ: ຄ່າຄວາມຕ້ານ, ຄ່າປະຈຸບັນ, ອຸນຫະພູມ ແລະ ປະສິດທິພາບ, ເພື່ອໃຫ້ຜູ້ປະຕິບັດການສາມາດຮັກສາປະສິດທິພາບໃຫ້ຢູ່ໃນລະດັບທີ່ດີທີ່ສຸດ ແລະ ສາມາດປະເມີນບັນຫາທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນໄດ້ຢ່າງໄວວາ. ລະບົບຄວບຄຸມມີເຄື່ອງມືຄວບຄຸມຄວາມປອດໄພທີ່ສຸກເສີນ, ລວມທັງການປ້ອງກັນຈາກປະຈຸບັນເກີນ, ການປ້ອງກັນຈາກຄ່າຄວາມຕ້ານເກີນ ແລະ ການປິດລະບົບອັດຕະໂນມັດເມື່ອອຸນຫະພູມສູງເກີນໄປ, ເພື່ອປ້ອງກັນຕົວປ່ຽນແປງ ແລະ ອຸປະກອນທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ໄວ້ຈາກຄວາມເສຍຫາຍ. ອັລກົຣິດທຶມການຄວບຄຸມທີ່ສາມາດຕັ້ງຄ່າໄດ້ ໃຫ້ຜູ້ໃຊ້ສາມາດປັບແຕ່ງລັກສະນະການເຮັດວຽກໃຫ້ເໝາະສົມກັບການນຳໃຊ້ທີ່ເປັນເອກະລັກ, ລວມທັງການຕັ້ງຄ່າຂອບເຂດຄ່າຄວາມຕ້ານ, ຂອບເຂດຄ່າປະຈຸບັນ ແລະ ປັບແຕ່ງປັດໄຈເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບ. ຄວາມສາມາດໃນການບູລະນາການຍັງຂະຫຍາຍໄປຫາລະບົບຈັດການພະລັງງານທີ່ມາຈາກແຫຼ່ງທຳມະຊາດ, ໂດຍທີ່ຕົວປ່ຽນແປງສາມາດຮ່ວມມືກັບເครື່ອງປ່ຽນແປງພະລັງງານແສງຕາເວັນ, ກັງຫັນລົມ ແລະ ລະບົບເກັບພະລັງງານເພື່ອໃຫ້ການນຳໃຊ້ພະລັງງານທີ່ມາຈາກແຫຼ່ງທຳມະຊາດມີປະສິດທິພາບສູງສຸດ ແລະ ຊ່ວຍຮັກສາຄວາມສະຖຽນຂອງເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າ. ຄຸນສົມບັດໃນການຕິດຕາມ ແລະ ຄວບຄຸມຈາກໄກ ໃຫ້ຜູ້ປະຕິບັດການສາມາດຈັດການຕິດຕັ້ງຕົວປ່ຽນແປງຫຼາຍໆ ແຫ່ງຈາກສູນຄວບຄຸມສ່ວນກາງ, ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຕົ້ນທຶນໃນການດຳເນີນງານ ແລະ ປັບປຸງຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ຂອງລະບົບ. ການບູລະນາການລະບົບຄວບຄຸມຍັງປະກອບດ້ວຍເຄື່ອງມືວິເຄາະບັນຫາ ແລະ ກົດລະບຽບການຟື້ນຟູທີ່ທັນສະໄໝ ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນເວລາທີ່ລະບົບບໍ່ສາມາດໃຊ້ງານໄດ້ ແລະ ຮັບປະກັນການເຮັດວຽກຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ ເຖີງແມ່ນວ່າຈະຢູ່ໃນສະພາບການທີ່ທ້າທາຍ.

ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍຂອງການນຳໃຊ້ ແລະ ວິທີການອອກແບບທີ່ສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້ຂອງການນຳໃຊ້ຕົວປ່ຽນແປງ D.C. ທີ່ສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ທັງສອງທິດທາງ (bidirectional dc dc converter) ເຮັດໃຫ້ພວກມັນເປັນວິທີແກ້ໄຂທີ່ເໝາະສົມທີ່ສຸດສຳລັບອຸດສາຫະກຳທີ່ຫຼາກຫຼາຍ ແລະ ຄວາມຕ້ອງການດ້ານພະລັງງານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຕົວປ່ຽນແປງເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມຍືດຫຼຸ່ນທີ່ດີເລີດໃນການປັບໃຊ້ກັບລະດັບຄ່າຄວາມຕ້ານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ໂດຍສະຫນັບສະຫນູນຊ່ວງຄ່າຄວາມຕ້ານທີ່ເຂົ້າ-ອອກຈາກການນຳໃຊ້ອຸປະກອນເຄື່ອງໄຟຟ້າຜູ້ບໍລິໂພກທີ່ມີຄ່າຄວາມຕ້ານຕ່ຳ ໄປຈົນເຖິງລະບົບອຸດສາຫະກຳ ແລະ ລະບົບຢູ່ໃນລົດທີ່ມີຄ່າຄວາມຕ້ານສູງ. ວິທີການອອກແບບທີ່ເປັນມ໋ອດູນ (modular design) ໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການຂະຫຍາຍຂະໜາດໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍຈາກລະດັບກິໂລວັດ (kW) ໄປຈົນເຖິງລະດັບເມກາວັດ (MW) ໂດຍການເຊື່ອມຕໍ່ຫຼາຍໆ ຫົວໆ ຕົວປ່ຽນແປງເຂົ້າດ້ວຍກັນທັງໃນຮູບແບບ song song (parallel) ຫຼື ຕໍ່ກັນຕໍ່ເນື່ອງ (series), ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ມີຄວາມຍືດຫຼຸ່ນໃນການຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການດ້ານພະລັງງານທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນໂດຍບໍ່ຈຳເປັນຕ້ອງອອກແບບລະບົບທັງໝົດໃໝ່. ຄວາມສາມາດໃນການຂະຫຍາຍຂະໜາດນີ້ເປັນສິ່ງທີ່ມີຄຸນຄ່າເປັນຢ່າງຍິ່ງສຳລັບການຂະຫຍາຍເຄືອຂ່າຍການຊາດໄຟຟ້າລົດໄຟຟ້າ (electric vehicle charging networks), ການຕິດຕັ້ງລະບົບພະລັງງານທີ່ມາຈາກແຫຼ່ງທຳມະຊາດ (renewable energy installations), ແລະ ລະບົບພະລັງງານອຸດສາຫະກຳ ໂດຍທີ່ຄວາມຕ້ອງການໃນອະນາຄົດອາດຈະເກີນກວ່າຂອບເຂດທີ່ກຳນົດໄວ້ເດີມ. ຄຸນສົມບັດຂອງຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ທົ່ວໄປ (universal compatibility) ລວມເຖິງການສະຫນັບສະຫນູນເຕັກໂນໂລຊີຂອງຖ່ານໄຟທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ລວມທັງຖ່ານໄຟລິເທີອຽມ-ອີອົງ (lithium-ion), ຖ່ານໄຟທີ່ມີທັງເຫຼັກ-ກົດ (lead-acid), ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີຖ່ານໄຟທີ່ກຳລັງເກີດຂຶ້ນໃໝ່ (emerging solid-state technologies), ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຕົວປ່ຽນແປງເຫຼົ່ານີ້ເໝາະສົມສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການເກັບຮັກສາພະລັງງານທີ່ຫຼາກຫຼາຍ. ຄຸນສົມບັດຂອງການແຍກການເຊື່ອມຕໍ່ທາງໄຟຟ້າ (galvanic isolation) ທີ່ທັນສະໄໝເຮັດໃຫ້ການເຮັດວຽກເປັນໄປຢ່າງປອດໄພໃນເຂດຄ່າຄວາມຕ້ານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ໂດຍຍັງຮັກສາຄວາມສອດຄ່ອງຕາມຂໍ້ກຳນົດທີ່ກຳນົດໄວ້ໃນການນຳໃຊ້ທີ່ອ່ອນໄຫວເຊັ່ນ: ອຸປະກອນທາງການແພດ, ການສື່ສານ, ແລະ ລະບົບທາງດ້ານອາວະກາດ. ຂໍ້ກຳນົດດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມທີ່ເຂັ້ມແຂງເຮັດໃຫ້ການເຮັດວຽກເປັນໄປຢ່າງເຊື່ອຖືໄດ້ໃນສະພາບການທີ່ຮຸນແຮງ, ລວມທັງຊ່ວງອຸນຫະພູມທີ່ກວ້າງ, ຄວາມຊື້ນສູງ, ແລະ ສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີການສັ່ນສະເທືອນສູງ ເຊິ່ງເກີດຂຶ້ນທົ່ວໄປໃນການນຳໃຊ້ທາງດ້ານລົດ ແລະ ອຸດສາຫະກຳ. ຕົວເລືອກການຕິດຕັ້ງທີ່ຍືດຫຼຸ່ນ ແລະ ຮູບຮ່າງທີ່ບໍ່ໃຫຍ່ເກີນໄປ (compact form factors) ສາມາດປັບໃຊ້ໄດ້ໃນສະຖານທີ່ທີ່ມີພື້ນທີ່ຈຳກັດ ໂດຍຍັງຮັກສາປະສິດທິພາບທາງດ້ານຄວາມຮ້ອນໃຫ້ດີທີ່ສຸດ ແລະ ມີຄວາມສະດວກໃນການເຂົ້າໄປບໍາລຸງຮັກສາ. ຕົວປ່ຽນແປງສະຫນັບສະຫນູນຫຼາຍໆ ຮູບແບບການເຮັດວຽກ, ລວມທັງການເຮັດວຽກທີ່ຄ່າຄວາມຕ້ານຄົງທີ່ (constant voltage), ຄ່າປະຈຸລີຄົງທີ່ (constant current), ແລະ ຄ່າພະລັງງານຄົງທີ່ (constant power), ໂດຍປັບຕົວອັດຕະໂນມັດຕາມລັກສະນະຂອງໄຟຟ້າທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ (load characteristics) ແລະ ຄວາມຕ້ອງການຂອງການນຳໃຊ້. ຄວາມສາມາດໃນການເຊື່ອມຕໍ່ (Integration capabilities) ຍັງຂະຫຍາຍໄປຫາມາດຕະຖານການສື່ສານ ແລະ ວິທີການຄວບຄຸມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຊິ່ງຮັບປະກັນຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ກັບສາຍພາບທີ່ມີຢູ່ເດີມ ແລະ ການອັບເກຣດເຕັກໂນໂລຊີໃນອະນາຄົດ. ການອອກແບບສິ່ງທີ່ເປັນມາດຕະຖານສຳລັບການເຊື່ອມຕໍ່ (standardized interface designs) ໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການປ່ຽນແທນ ແລະ ອັບເກຣດຫົວຕົວປ່ຽນແປງໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ ໂດຍບໍ່ຈຳເປັນຕ້ອງປ່ຽນແປງລະບົບທັງໝົດ, ເຊິ່ງຊ່ວຍປ້ອງກັນການລົງທຶນ ແລະ ລົດຊັດຄວາມສັບສົນໃນການບໍາລຸງຮັກສາຕະຫຼອດວົງຈອນຊີວິດຂອງລະບົບ.