النمذجة المتكاملة والتحكم متعدد الأهداف في العواكس متعددة المستويات DC/AC للتخفيف من التداخل الكهرومغناطيسي الموصّل (مجلة الفاروق للعلوم, 2026)
أصبحت العواكس متعددة المستويات للتيار المستمر/المتردد (DC/AC) إحدى التقنيات الأساسية في تطبيقات تحويل الطاقة الحديثة، بما في ذلك أنظمة الطاقة المتجددة، والمركبات الكهربائية، والشبكات الذكية، وأنظمة قيادة المحركات الصناعية. ويرجع ذلك إلى قدرتها على إنتاج جهود خرج عالية الجودة مع تقليل إجهاد عناصر التبديل، وتحسين جودة القدرة، وزيادة كفاءة تحويل الطاقة، مما يجعلها خيارًا مناسبًا للتطبيقات ذات القدرات المتوسطة والعالية.وعلى الرغم من هذه المزايا، فإن عمليات التبديل عالية التردد وتقنيات التضمين المتقدمة المستخدمة في العواكس متعددة المستويات تؤدي إلى توليد مستويات ملحوظة من التداخل الكهرومغناطيسي الموصّل (Conducted Electromagnetic Interference - EMI)، الأمر الذي قد يؤثر سلبًا على التوافق الكهرومغناطيسي (Electromagnetic Compatibility - EMC)، وموثوقية النظام، وجودة القدرة الكهربائية، بالإضافة إلى الامتثال للمعايير واللوائح الدولية ذات الصلة.تعتمد الأساليب التقليدية للتخفيف من التداخل الكهرومغناطيسي بشكل رئيسي على استخدام المرشحات السلبية (Passive Filters)، وتقنيات التدريع (Shielding)، وتحسين التأريض (Grounding). وعلى الرغم من فعاليتها في الحد من الانبعاثات غير المرغوب فيها، إلا أنها غالبًا ما تؤدي إلى زيادة حجم النظام ووزنه وتكلفته، بالإضافة إلى ارتفاع الفواقد الكهربائية، مع محدودية قدرتها على التكيف مع ظروف التشغيل المختلفة. لذلك، تبرز الحاجة إلى تطوير منهجيات تصميم متكاملة تستهدف معالجة مصادر التداخل الكهرومغناطيسي من منشئها مع الحفاظ في الوقت نفسه على الأداء العام للمحول.يقترح هذا البحث إطارًا متكاملًا للنمذجة والتحكم متعدد الأهداف للتخفيف من التداخل الكهرومغناطيسي الموصّل في العواكس متعددة المستويات DC/AC. حيث يتم تطوير نموذج رياضي شامل يمثل بدقة ديناميكيات التبديل داخل العاكس، وتأثير العناصر الطفيلية (Parasitic Elements)، وتوليد الجهد المشترك (Common-Mode Voltage)، واضطرابات النمط التفاضلي (Differential-Mode Disturbances)، وآليات انتشار التداخل الكهرومغناطيسي.استنادًا إلى هذا النموذج، يتم صياغة استراتيجية تحسين متعددة الأهداف تهدف إلى تقليل الانبعاثات الكهرومغناطيسية الموصلة، وتقليل التشوه التوافقي الكلي (THD)، وخفض فواقد التبديل، وتقليل الجهد المشترك، مع تعظيم كفاءة تحويل الطاقة وضمان استقرار تشغيل العاكس. كما يتم دمج استراتيجيات تحكم وتضمين متقدمة ضمن إطار التحسين لتحقيق التوازن الأمثل بين الأهداف المتعارضة للأداء.يتم التحقق من فعالية المنهجية المقترحة من خلال دراسات محاكاة مكثفة تحت ظروف تشغيل مختلفة. ويتم تقييم الأداء باستخدام تحليلات المجال الزمني والمجال الترددي، مع مقارنة النتائج بأساليب التحكم التقليدية ومتطلبات التوافق الكهرومغناطيسي. كما يتم استخدام تحسين باريتو (Pareto Optimization) لتحديد نقاط التشغيل المثلى بشكل منهجي وتحليل المفاضلات بين تقليل التداخل الكهرومغناطيسي وتحسين جودة القدرة وزيادة كفاءة الطاقة.يوفر الإطار المقترح منهجية شاملة لتصميم العواكس مع مراعاة التداخل الكهرومغناطيسي، مما يدعم تطوير أنظمة إلكترونيات قدرة عالية الأداء، وكفؤة في استهلاك الطاقة، ومتوافقة مع متطلبات التوافق الكهرومغناطيسي، لتلبية احتياجات الجيل القادم من تطبيقات تحويل الطاقة.
Keywords: العواكس متعددة المستويات DC/AC؛ التداخل الكهرومغناطيسي الموصّل (EMI)؛ التوافق الكهرومغناطيسي (EMC)؛ التحسين متعدد الأهداف؛ الجهد المشترك (Common-Mode Voltage)؛ التشوه التوافقي الكلي (THD)؛ استراتيجيات التحكم المتقدمة؛ تحسين باريتو؛ إلكترونيات القدرة؛ أنظمة الطاقة المتجددة.