سوق الأجهزة الإلكترونية القوية

نظرة عامة على السوق

من المتوقع أن ينمو حجم سوق الأجهزة الإلكترونية العالمية للطاقة بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 9.2٪ خلال الفترة المتوقعة.

يتم استخدام نظام نمذجة يسمى "الأجهزة في الحلقة" في تصميم واختبار الأنظمة المضمنة المتطورة في الوقت الفعلي. بالإضافة إلى ذلك، توفر هذه الأنظمة محاكاة لآلية أو مكون مادي للنظام. تربط المحركات والمستشعرات الآلة أو المكون المادي للنظام بنظام التحكم، حيث تعمل المحاكاة كنسخة طبق الأصل من اتصالات الأجهزة في العالم الحقيقي.

تُستخدم تقنية الأجهزة داخل الحلقة (HIL) لتحليل الأنظمة المعقدة المضمنة في الوقت الفعلي. يوفر نظام الأجهزة داخل الحلقة منصة فعّالة لتقليل تعقيد المصنع والتحكم في منصة الاختبار. توفر تقنية الأجهزة داخل الحلقة مخرجات عالية الجودة وتقلل من التكلفة والوقت اللازم. وبالتالي، فهي مفضلة على نطاق واسع في العديد من التطبيقات مثل الإلكترونيات القوية والفضاء والسيارات وغيرها.

من بين بعض مزايا استخدام أجهزة إلكترونيات الطاقة في الحلقة القدرة على اختبار واختبار أنظمة إلكترونيات الطاقة المعقدة في بيئة خاضعة للرقابة، وتقليل وقت التطوير والتكاليف، وزيادة دقة نتائج المحاكاة من خلال دمج مكونات الأجهزة الفعلية.

إن الطلب المتزايد يدفع السوق نحو الإلكترونيات القوية ذات الموثوقية العالية لهذه الأنظمة والحاجة إلى دورات تطوير أقصر ووقت أقصر للوصول إلى السوق. وتعتمد العديد من القطاعات بشكل كبير على الأنظمة الإلكترونية القوية، بما في ذلك صناعة السيارات والفضاء والطاقة المتجددة والأتمتة الصناعية.

بسبب الطلب المتزايد على أنظمة الطاقة الإلكترونية الفعالة والموثوقة، فضلاً عن متطلبات دورات التطوير الأسرع والوقت المستغرق لطرح المنتجات في السوق، من المتوقع أن يشهد سوق أجهزة الطاقة الإلكترونية نمواً كبيراً في السنوات القادمة.

في مجال إلكترونيات الطاقة، يجذب سوق الأجهزة الإلكترونية في الحلقة (PE-HIL) الانتباه بسبب نموه السريع. يتم اختبار أنظمة التحكم والبرامج المضمنة والتحقق منها باستخدام طريقة الأجهزة في الحلقة (HIL) في بيئة محاكاة. تُستخدم طريقة الأجهزة في الحلقة (HIL) لاختبار والتحقق من أنظمة إلكترونيات الطاقة، بما في ذلك المحولات والعاكسات ومحركات المحركات، في سياق إلكترونيات الطاقة.

ديناميكيات السوق

محركات السوق

• من المتوقع أن يكون سوق أنظمة الحلقة المغلقة هو الأكبر

يمكن لنظام اختبار الأجهزة داخل الحلقة تكرار هذه القدرة من خلال استخدام نموذج فيزيائي أو رياضي لمحاكاة الآلة أو النظام أو المصنع. سيضمن هذا أن وحدة التحكم تعمل بالطريقة المقصودة لإنتاج الناتج وحل أي أخطاء في الإخراج. من المتوقع أن يزداد الطلب المستقبلي على الأجهزة داخل الحلقة المغلقة بسبب التبني المتزايد للقيادة الذاتية وأنظمة مساعدة السائق المتقدمة في جميع أنحاء صناعة السيارات.

اختبار الأجهزة في الدورة مثال على الأجهزة ذات الحلقة المغلقة في الدورة هو جهاز ADAS. فهو يحاكي البيئة من خلال إنتاج إشارة إدخال نظام ADAS. يتم تحديد متغيرات الإدخال في هذه الحالة، بما في ذلك السرعة المطلوبة والمسافة الأمامية للسيارة. يتم استخدام خرج التحكم في السيارة لمحاكاة عمل السيارة.

• النمو في صناعة الإلكترونيات الكهربائية

من المتوقع أن تشهد صناعة الإلكترونيات القوية أعلى نمو في الفترة من 2022 إلى 2027 نتيجة للاستخدام المتزايد للأجهزة في تقنية الحلقة. لتطوير واختبار الشبكات الإلكترونية ومولدات توربينات الرياح والمحولات الكهروضوئية وأنظمة التحكم في محطات الطاقة النووية وغيرها من الأجهزة، تستخدم الشركات في هذا القطاع الأجهزة في طريقة الحلقة.

• الطلب المتزايد على أنظمة الطاقة الإلكترونية في العديد من الاستخدامات

إن تعقيد أنظمة الإلكترونيات الكهربائية، والذي يتطلب تقنيات اختبار متطورة لضمان وظائفها وأدائها، هو عامل رئيسي يدفع نمو سوق الأجهزة الإلكترونية الكهربائية. قبل تنفيذها في التطبيقات الواقعية، يمكن للمصممين والمهندسين تقييم سلوك هذه الأنظمة المعقدة باستخدام اختبار الأجهزة الإلكترونية الكهربائية في بيئة آمنة وخاضعة للرقابة. إن الطلب المتزايد على أنظمة الإلكترونيات الكهربائية في العديد من الاستخدامات، بما في ذلك الطاقة المتجددة والمركبات الكهربائية والأتمتة الصناعية، هو أحد المحركات الرئيسية لسوق اختبار PE-HIL. كما أن اعتماد اختبار PE-HIL مدفوع أيضًا بالطلب المتزايد على أنظمة الإلكترونيات الكهربائية الفعالة والموثوقة في التطبيقات الحاسمة.

قيود السوق

• الافتقار إلى الأدوات اللازمة لإجراء اختبارات التجربة الإنسانية

إن الافتقار إلى الأدوات اللازمة لإجراء اختبارات التجربة البشرية يشكل عيبًا كبيرًا في الأجهزة داخل الحلقة. على سبيل المثال، أحد معايير الأداء في موقف التوقف والانطلاق باستخدام نظام تثبيت السرعة التكيفي هو مدى قدرة وحدة التحكم على التباطؤ والتسارع مع البقاء ضمن حدود التشبع ومستويات راحة السائق. في مثل هذه الحالات، يتطلب اختبار الأجهزة داخل الحلقة المزيد من التدخل البشري. علاوة على ذلك، يمكن أن يكون اختبار PE-HIL معقدًا ويستغرق وقتًا طويلاً، مع وجود العديد من المعلمات والمتغيرات التي يجب مراعاتها. قد تكون أوقات الاختبار الأطول والنفقات الأعلى نتيجة لهذا التعقيد.

فرص السوق

• مصادر الطاقة الخضراء في تزايد

يتزايد الطلب على مصادر الطاقة الخضراء. أصبحت مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية تحظى بشعبية متزايدة. تعد الإلكترونيات الكهربائية ضرورية لتحويل مصادر الطاقة المتجددة إلى كهرباء قابلة للاستخدام. يمكن اختبار المكونات الإلكترونية للطاقة المستخدمة في أنظمة الطاقة المتجددة والتحقق من صحتها بمساعدة أجهزة PE-HIL.

• نمو سوق السيارات الكهربائية

الاهتمام المتزايد بالسيارات الكهربائية ينمو سوق السيارات الكهربائية بسرعة، وتعتبر الإلكترونيات القوية مكونات مهمة في هذه المركبات. يمكن اختبار المكونات الإلكترونية القوية المستخدمة في السيارات الكهربائية، مثل البطاريات وأنظمة الشحن ومحركات السيارات، والتحقق من صحتها بمساعدة أنظمة PE-HIL. الحاجة إلى كهرباء ذات جودة أعلى هناك حاجة إلى تحسين جودة الطاقة لأن الأجهزة الإلكترونية تُستخدم بشكل متكرر في المنازل وأماكن العمل.

نطاق السوق

التحليل القطاعي

تقسيم حسب النوع

• حلقة مغلقة HIL

يشير الاختبار ذو الحلقة المغلقة إلى الاختبارات التي يتم فيها استخدام مخرجات النظام قيد الاختبار (SUT) كمدخلات إلى المصنع ويتم استخدام مخرجات المصنع كمدخلات إلى SUT، مما يؤدي إلى إنشاء حلقة تحكم مغلقة.

• حلقة مفتوحة HIL

لا تؤثر نتيجة نظام التحكم في الحلقة المفتوحة على عمل التحكم في النظام. بعبارة أخرى، نظام التحكم في الحلقة المفتوحة هو نظام يعتمد تشغيله على الوقت.

تقسيم حسب التطبيق

• الشبكة الفائقة والشبكة الصغيرة

الشبكات الكهربائية الفائقة هي خطوط نقل طاقة ذات سعة كبيرة تستخدم إما خطوط التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) أو خطوط التيار المستمر فائق الجهد (UHVDC). الشبكة الكهربائية الصغيرة هي مجموعة من الأحمال المترابطة وموارد الطاقة الموزعة التي تعمل ككيان واحد يمكن التحكم فيه فيما يتعلق بنظام الطاقة. ويمكنها الاتصال بالشبكة وفصلها عنها، مما يسمح لها بالعمل إما في وضع متصل بالشبكة أو في وضع الجزيرة.

• عاكس الطاقة الشمسية

العاكس الشمسي، المعروف أيضًا باسم العاكس الكهروضوئي، هو شكل من أشكال محول الطاقة الذي يحول خرج التيار المستمر المتغير للوحة الشمسية الكهروضوئية إلى تيار متناوب بتردد المرافق يمكن تغذيته إلى شبكة كهربائية تجارية أو استخدامه بواسطة مرافق محلية.

• محول طاقة الرياح

تقوم المحولات بتحويل التيار الكهربائي المستمر (DC) الذي تنتجه توربينات الرياح أو الوحدات الكهروضوئية والمخزنة في البطاريات إلى طاقة التيار المتناوب 230 فولت 50 هرتز اللازمة لتشغيل الأجهزة التقليدية والاتصال بالشبكة.

التحليل الإقليمي

يتم تقسيم تحليل السوق العالمي للأجهزة الإلكترونية القوية حسب المنطقة إلى أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا والمحيط الهادئ وأمريكا اللاتينية والشرق الأوسط وأفريقيا.

أمريكا الشمالية

كان من المتوقع أن يتوسع حجم الأجهزة الإلكترونية المستخدمة في صناعة الطاقة في أمريكا الشمالية بمعدل نمو سنوي مركب. وتساهم الحاجة إلى اختبارات إلكترونية فعالة وموثوقة، فضلاً عن الطلب المتزايد على الأنظمة الموفرة للطاقة، في هذا التطور.

• زيادة الدعم المالي لإنشاء أجهزة مدمجة في الوقت الفعلي

إن الاستثمارات المتزايدة في تطوير الأنظمة المضمنة في الوقت الفعلي في الولايات المتحدة وكندا هي التي تدفع أعمال الأجهزة في الحلقة في أمريكا الشمالية. ونظرًا للتوسع الحضري السريع في المنطقة والتطورات التكنولوجية في البنية التحتية، فمن المتوقع أن ينمو السوق نتيجة لزيادة الطلب على المعدات الثقيلة والآلات كبيرة الحجم. ومن المتوقع أيضًا أن يستفيد سوق المنطقة من زيادة الإنفاق الحكومي على البحث والتعليم.

• الاستخدام المتزايد لمصادر الطاقة المتجددة

تتمتع أجهزة الأجهزة الإلكترونية القوية بسوق كبيرة في أمريكا الشمالية، والتي تغذيها قطاعات الطيران والسيارات المهمة في المنطقة بالإضافة إلى الاستخدام المتزايد لمصادر الطاقة المتجددة. مع وجود العديد من الشركات العاملة في تصميم وإنتاج أجهزة الأجهزة الإلكترونية القوية، تعد الولايات المتحدة وكندا أكبر سوقين في المنطقة.

آسيا والمحيط الهادئ

• ارتفاع الاستثمارات في الطاقة النظيفة

بفضل النمو في مجال الأجهزة الإلكترونية للطاقة، نتيجة للاستثمارات المتزايدة في الطاقة النظيفة والمركبات الكهربائية والبنية الأساسية للشبكات الذكية، برزت منطقة آسيا والمحيط الهادئ كسوق مهمة لتكنولوجيا PE-HIL. ولدى العديد من الدول في المنطقة، بما في ذلك الصين واليابان وكوريا الجنوبية والهند، خطط جريئة للتحول إلى اقتصاد منخفض الكربون، وهو ما من المتوقع أن يفتح الكثير من الاحتمالات لتكنولوجيا PE-HIL.

من المتوقع أن تستحوذ منطقة آسيا والمحيط الهادئ على أكبر حصة سوقية وأن تشهد أسرع نمو. وتعتمد الصناعة بشكل أساسي على الصين واليابان والهند. وقد توسع السوق جزئيًا بسبب التوسع السريع للصناعات في مجالات السيارات والفضاء والإلكترونيات القوية. سوبارو (اليابان) وتاتا موتورز هما شركتان للسيارات في منطقة آسيا والمحيط الهادئ تستخدمان طريقة الأجهزة في الحلقة. (الهند).

اللاعبون الرئيسيون

1. شركة دي سبيس المحدودة
2. الأدوات الوطنية
3. تقنيات أوبال-آر تي
4. إعصار هيل
5. شركة سبييد جوت المحدودة
6. تكنولوجيا النمذجة

التطورات الأخيرة

في مارس 2023 - طور الباحثون سقفًا بخلايا شمسية عضوية للصوب الزراعية. بنى العلماء نموذجًا مصغرًا ليحل محل الألواح الزجاجية في الصوب الزراعية بألواح شمسية. تعتمد الخلايا الشمسية التي طورها فريق جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس على مواد تعتمد على الكربون، على عكس المواد غير العضوية المستخدمة في الأجهزة التقليدية.