اینورتر چیست و چه کاربردی دارد؟

اینورتر یک دستگاه الکترونیکی است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می‌کند. ولتاژ ورودی، ولتاژ خروجی، فرکانس و کنترل کلی توان به طراحی دستگاه یا شدت جریان بستگی دارد.

تفاوت جریان AC و DC چیست؟

در جریان مستقیم یا همان DC، بار الکتریکی (جریان) فقط در یک جهت جریان دارد. اما بار الکتریکی جریان متناوب (AC) به صورت دوره‌ای تغییر جهت می‌دهد. ولتاژ در مدارهای AC نیز به صورت دوره‌ای معکوس می شود زیرا جریان تغییر جهت می‌دهد.

اینورتر چیست؟

اینورتر یک دستگاه تبدیل توان الکتریکی و جز ابزارآلات برقی است و برای این کار از نیمه هادی‌ها استفاده می‌کند. دستگاهی که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می‌کند اینورتر DC-AC نامیده می‌شود. به طور کلی مداری که فرکانس و ولتاژ مشخصی را با ترکیب مبدل AC به DC و اینورتر DC-AC؛ تبدیل می‌کند، مدار اینورتر یا اینورتر نامیده می‌شود.
اینورتر طیف گسترده‌ای از سرعت های دورانی را با درایو راندمان بالا و دوران ملایم درک می‌کند. از آنجایی که ولتاژ و فرکانس خروجی را می‌توان به صورت دلخواه کنترل کرد، اینورترها به طور گسترده‌ای برای کنترل سرعت دورانی موتورهای AC و موتورهای بدون جاروبک یا براشلس استفاده می‌شوند. اینورتر به کاهش مصرف انرژی و درایو با راندمان بالا کمک می‌کند.

طرز کار اینورتر

از مدار مبدل و مدار اینورتر شروع کنید تا درک درستی از اینورتر داشته باشید: مقدمه را با توضیح دقیق مکانیزم دستگاه اینورتر آغاز می کنیم. نقش دستگاه اینورتر، کنترل ولتاژ و فرکانس منبع تغذیه و تغییر یکپارچه سرعت دورانی موتورهای مورد استفاده در لوازم خانگی و ماشین آلات صنعتی است. اولین چیزی که باید برای درک خود از ساختار داخلی یک دستگاه اینورتر در نظر داشته باشید، این است که مدار مبدل جریان متناوب (AC) را که از منبع تغذیه می‌آید به جریان مستقیم (DC) و مدار اینورتر تبدیل می‌کند. جریان مستقیم تبدیل شده (DC) را دوباره به جریان متناوب (AC) تبدیل می‌کند. و تمام آنها به عنوان یک مجموعه کار می‌کنند. نمودار زیر نقشی که هر دو ایفا می‌کنند و نحوه کار هر یک را نشان می‌دهد:

در ابتدا مدار مبدل مورد استفاده در قسمت جلویی دائماً جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می‌کند. این فرآیند اصلاح نامیده می‌شود. جهت و بزرگی موج به طور متناوب در طول زمان تغییر می کند زیرا جریان متناوب یک موج سینوسی است. بنابراین از یک دیود که یک المان نیمه هادی است؛ استفاده می شود تا الکتریسیته را در جهت رو به جلو برای تبدیل آن به جریان مستقیم و نه در جهت معکوس عبور دهد. هنگامی که جریان مستقیم از دیود عبور می کند، فقط جهت رو به جلو جریان الکتریسیته را عبور می دهد و یک پیک مثبت ظاهر می شود. با این حال، نیمه دیگر چرخه هدر خواهد رفت، زیرا از قله در جهت منفی عبور نمی کند. دلیل اینکه ساختار دیود مانند یک پل است این است که می تواند قله منفی را در جهت رو به جلو عبور دهد. این یکسوسازی تمام موج نامیده می‌شود، زیرا هر دو قله موج جلو و منفی را تغییر می دهد. با این حال، یکسوسازی تمام موج به خودی خود نمی تواند یک شکل موج صاف ایجاد کند زیرا آثاری از جریان متناوب و نوسانات ولتاژ موج دار باقی می ماند. بنابراین، برای تصفیه کردن این‌ها، خازن بارها و بارها شارژ و دشارژ می شود، به آرامی شکل موج را صاف می کند و نزدیک به جریان مستقیم تغییر می دهد. مدار اینورتر سپس جریان متناوب را با ولتاژ و فرکانس متغیر خروجی می دهد. مکانیزم تبدیل DC/AC ترانزیستورهای قدرت مانند IGBT (Transistor Bipolar Bipolar Insulated Gate) را سوئیچ می کند و فواصل ON/OFF را برای ایجاد امواج پالسی با عرض های مختلف تغییر می دهد. سپس آنها را به یک موج سینوسی شبه ترکیب می کند. این “مدولاسیون عرض پالس (PWM)” نامیده می شود. کامپیوتر پهنای پالس را بطور خودکار کنترل می کند. برخی از کامپیوترهای اختصاصی تک تراشه ای که موتور را کنترل می کنند شامل محصولی با عملکرد PWM از قبل نصب شده است. این امکان ایجاد امواج شبه سینوسی با فرکانس های مختلف و کنترل سرعت چرخش موتور را به سادگی با تعیین پارامترهای مورد نظر فراهم می کند.

انواع اینورتر

اینورترها را بر اساس خروجی، منبع، نوع بار و غیره به انواع مختلفی طبقه بندی می‌کنند. رایج ترین طبقه بندی اینورتر ها با توجه به منبع و مشخصه خروجی آنهاست.بر اساس منبع، اینورترها را می‌توان به طور کلی به دو نوع تقسیم کرد: اینورتر منبع ولتاژ (VSI) و اینورتر منبع جریان (CSI). این طبقه بندی بر اساس منبع ورودی است، یعنی اینکه منبع ورودی منبع ولتاژ است یا منبع جریان.

از اینورترهای فروشگاه آنلاین ابزارآلات بدوتولز بازدید فرمایید

اینورتر منبع ولتاژ یا VSI

در یک اینورتر منبع ولتاژ یا (VSI)، منبع DC دارای امپدانس کوچک یا ناچیز است. به عبارت دیگر، VSI دارای منبع ولتاژ DC در پایانه های ورودی خود است.

اینورتر منبع جریان یا CSI

یک اینورتر منبع جریان (CSI) با جریان قابل تنظیم از یک منبع DC با امپدانس بالا، یعنی از یک منبع جریان DC تغذیه می‌شود. در CSI تغذیه شده با منبع جریان، امواج جریان خروجی تحت تأثیر بار قرار نمی‌گیرند.

اینورتر موج مربعی

شکل موج خروجی برای این اینورتر یک موج مربعی است. این نوع اینورتر در بین انواع دیگر اینورترها کمتر مورد استفاده قرار می گیرد زیرا همه دستگاه ها برای تامین امواج سینوسی طراحی شده‌اند. اگر موج مربعی را به دستگاه مبتنی بر موج سینوسی عرضه کنیم، ممکن است آسیب ببیند یا تلفات بسیار زیاد باشد. هزینه این اینورتر بسیار کم است اما کاربرد آن بسیار نادر است. می توان از آن در ابزارهای ساده با موتور یونیورسال استفاده کرد.

اینورتر موج سینوسی

شکل موج خروجی یک موج سینوسی است و خروجی بسیار مشابهی با منبع برق به ما می‌دهد. این مزیت اصلی این اینورتر است زیرا تمام وسایلی که ما استفاده می کنیم برای موج سینوسی طراحی شده اند. بنابراین، این خروجی عالی است و تضمین می کند که تجهیزات به درستی کار خواهند کرد. این نوع اینورترها گران تر هستند اما در کاربردهای مسکونی و تجاری به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اینورتر موج سینوسی اصلاح شده

ساخت این نوع اینورتر نسبت به اینورتر موج مربعی ساده پیچیده است، اما در مقایسه با اینورتر موج سینوسی خالص ساده‌تر است. خروجی این اینورتر نه موج سینوسی خالص است و نه موج مربعی. خروجی چنین اینورتری مقداری از دو موج مربعی است. شکل موج خروجی دقیقاً موج سینوسی نیست، اما شبیه شکل موج سینوسی است.

کاربرد اینورترها

کاربرد خانگی اینورتر

وظیفه اصلی یک اینورتر تبدیل برق DC به برق AC است. برای مصارف و کاربردهای خانگی، اینورتر برق DC را از باتری یا پنل خورشیدی به برق AC تبدیل می‌کند که برای تغذیه لوازم خانگی مختلف استفاده می‌شود.

کاربرد اینورتر در صنایع

برخی از کاربردهای صنعتی اینورتر برای درایورهای AC با سرعت قابل تنظیم، گرمایش القایی، منابع تغذیه Stand by Air Craft، UPS (منابع تغذیه بدون وقفه) برای کامپیوترها، خط انتقال HVDC و غیره است.

رایج ترین کاربردهای اینورتر

1- اینورتر بیشتر در منابع تغذیه بدون وقفه (UPS) استفاده می شود. وظیفه مدار اینورتر برق در UPS تبدیل برق DC به برق AC در سطح ولتاژ مورد نیاز است.
2- در کاربردهای صنعتی و تجاری (به عنوان مثال – درایو سرعت قابل تنظیم AC مانند ASD، گرمایش القایی و غیره)، از اینورتر برای کنترل ولتاژ ورودی درایو موتور AC استفاده می شود.
3- در لوازم خانگی (مانند یخچال، تهویه مطبوع و غیره)، اینورتر برای کنترل سرعت کمپرسور و تنظیم توان مورد نیاز بسیار ضروری است.
4- اینورتر عمدتاً در سیستم های انرژی خورشیدی و سیستم‌های توربین بادی استفاده می شود.
5- در هواپیماهای برقی و وسایل نقلیه الکتریکی (EV)، اینورتر قدرت مهمترین وسیله برای تبدیل و تنظیم توان است.
6- همچنین در انتقال ولتاژ بالا DC (HVDC) استفاده می شود.
7- این دستگاه قدرت در سلاح‌های الکتروشوک (مانند شوکر، تیزر و غیره) استفاده می شود.

لینک کوتاه : https://urlyar.ir/bKheQ