روش کار اینورتر

امروزه وسایلی که در خانه ها وجود دارد اغلب با برق AC برای کار طراحی شده  اند. اما برقی که شرکت  های توزیع در اختیار کاربران قرار می دهند برق DC می باشد و دستگاه  های الکتریکی نیاز به تبدیل برق DC به AC دارند. پس به یک مبدل جریان AC به DC نیاز است. دستگاهی که توانایی تبدیل کردن جریان AC به DC را دارد اینورتر نام دارد. به عنوان مثال اینورتر هایتک که در دو تیپ ولتاژی تک فاز 220 ولت از توان 0.75 تا 2.2 کیلووات و سه فاز 380 ولت از توان 0.75 تا 37 کیلووات تولید و در ایران قابل عرضه می باشد.در این مقاله به چگونگی عملکرد اینورتر ها برای تبدیل جریان DC به AC پرداخته می شود با ما همراه باشید.

یک اینورتر چگونه کار می کند؟

اینورتر ها در موارد متفاوتی مورد استفاده کاربرد دارنددر ادامه، اینورتر با ورود جریان مستقیم (DC) که از یک منبع انرژی مانند باتری، پنل خورشیدی یا توربین باد به دست می آید، کار خود را شروع می  کند. در مرحله بعدی، اینورتر جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند. این عمل توسط ترانزیستورها یا ترایاکهای نیمه  هادی انجام می  شود. این مبدل معمولاً از تکنیک های PWM  (Modulation Pulse Width) برای تولید جریان متناوب استفاده می  کند.

یک واحد کنترل الکترونیکی معمولاً (میکروکنترلر یا DSP ) وظیفه مدیریت و کنترل عملکرد اینورتر را بر عهده دارد. این واحد کنترل با نظارت بر ورودی و خروجی، تنظیم فرکانس و ولتاژ خروجی و مدیریت مصرف انرژی، اطمینان حاصل می  کند که خروجی اینورتر به اندازه  ای که لازم است، پایدار باشد. برخی اینورتر ها فیلتر های خروجی دارند تا نویز های الکترومغناطیسی را کاهش دهند و خروجی را تقویت کنند.

جریان متناوب تولید شده توسط اینورتر، حاوی یک یا چند فاز AC است که توانایی متصل شدن به تجهیزات خانگی، شبکه برق یا سایر دستگاه ها را دارد. اینورترها معمولاً دارای سیستم های محافظتی هستند که در مواقع خطرناک (مانند افزایش ولتاژ یا جریان) عملیات خود را آغاز می  کنند. همچنین، امکانات کنترل از راه دور و مانیتورینگ عملکرد نیز معمولاً در این دستگاه ها وجود دارد. توجه داشته باشید که جزئیات دقیق عملکرد اینورتر بستگی به نوع و کاربرد خاص آن دارد و باید مشخصات فنی محصول مورد نظر را مطالعه کرد.

تفاوت کارکرد اینورتر و درایو

هم Drive و هم Inverter از دستگاه  های الکترونیکی هستند که در تجهیزات الکتریکی مورد استفاده قرار می  گیرند. اما در کاربردها، عملکرد و ویژگی ها متفاوت اند که در ادامه به آن ها میپردازیم:.

·         در کاربرد:

درایوها عمدتاً برای کنترل سرعت و جریان موتورهای الکتریکی همچون موتورهای القایی یا موتور های DC استفاده می شوند. این ابزارها به کمک الکترونیک، سرعت و جریان موتور را تنظیم می کنند. اما اینورتر ها عمدتاً برای تبدیل جریان مستقیم (DC) به جریان متناوب (AC) استفاده می شوند. این جریان AC ممکن است با توان، فرکانس و ولتاژ متغیر باشد و به عنوان یک منبع تغذیه برای دستگاه ها یا شبکه برق مورد استفاده قرار گیرند.

·         در کنترل:

درایو ها به طور عمده بر اساس کنترل ولتاژ و فرکانس AC ورودی به موتور عمل می  کنند. این بدان معناست که ورودی درایو یک جریان متناوب است. درایو ها قابلیت کنترل دقیق سرعت و جریان موتور را فراهم می  کنند و معمولاً از الگوریتم  ها و سنسور ها برای انجام این کنترل استفاده می کنند.اما اینورتر ها اغلب با استفاده از تکنیک PWM  (Modulation Pulse Width) جریان AC را تولید می  کنند. در این روش، طول پالس  های جریان تغییر می  کند تا جریان AC مطلوب تولید شود.

به طور کلی، اگرچه درایو و اینورتر هر دو در زمینه کنترل الکتریکی نقش دارند، اما مختصات کنترلی و کاربرد های آنها تفاوت دارند. از درایو ها بیشتر برای کنترل موتورها و انتقال توان الکتریکی به صورت متناوب استفاده می شود، در حالی که اینورتر ها برای تولید جریان متناوب از جریان مستقیم و تأمین انرژی به دستگاه ها و تجهیزات AC مورد استفاده قرار می گیرد.

ساختمان داخلی اینورتر

ساختار داخلی اینورتر برای کنترل موتورهای الکتریکی، از چند قسمت اصلی تشکیل شده است. در ادامه به برخی از اجزا و ویژگی  های مهم داخلی یک درایو الکتریکی اشاره می  شود:

·         دیود های تقویت:

 اینورترهای درایو دارای دیود های تقویت هستند که توانایی تبدیل جریان مستقیم وارد شده را به AC دارند. این دیودها در یک پل تقویت قرار گرفته تا جریان AC به DC تبدیل می  شود.

·         مبدل DC به AC:

بعد از مرحله تقویت، یک مدار مبدل DC به AC  وجود دارد که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می کند. این مبدل معمولاً از ترانزیستورهای نیمه  هادی مانند IGBT یا MOSFET استفاده می  کند.

·         سنسورها:

سنسورهای متفاوت مانند انکودرها، سنسورهای جریان و سنسورهای سرعت ممکن است در سیستم داخلی درایو و موتور استفاده شوند. از این سنسورها اطلاعات به سیستم کنترل منتقل می  شوند تا کنترل کارکرد درست موتور امکان  پذیر باشد.

·         سیستم کنترل:

یک واحد کنترل Control Unit الکترونیکی، مانند میکروکنترلر یا DSP (Digital Signal Processor) وجود دارد که عملکرد درایو و موتور را کنترل می کنند. این سیستم کنترل اغلب با استفاده از الگوریتم  ها و بازخورد سنسورها، سرعت، جریان و ولتاژ را کنترل می  کند.

·         مدارهای حفاظتی:

درایوهای الکتریکی معمولاً مجهز به مدارهای حفاظتی هستند که در مواقع خطرناک مانند افزایش ولتاژ یا جریان، حرارت بیش از حد، یا سایر خطاها، به منظور حفاظت از درایو و موتور عمل می کنند.

·         کنترل از راه دور:

بعضی از درایوها دارای قابلیت ریموت کنترل هستند که از فاصله دور درایو را مدیریت و کنترل می کند

·         فیلترهای الکترومغناطیسی:

بعضی از درایوها فیلترهای الکترومغناطیسی دارند تا نویزها و تداخل های الکترومغناطیسی را کاهش دهند و از تأثیرات جانبی جلوگیری کنند.

توجه داشته باشید که این توضیحات به طور کلی برای درایو های الکتریکی می باشد و ممکن است جزئیات بسته به نوع درایو AC یا DC و کاربرد خاص آن متغیر باشد.

اینورتر در زمان قطع برق چگونه کار می کند؟

در زمان قطع برق، عملکرد یک اینورتر به طور کامل وابسته به نوع اینورتر و تنظیمات آن است. در حالت کلی، سه سناریو متداول وجود دارد که در ادامه به آن ها می پردازیم:

·         ویژگی قطع خودکار:

برخی از اینورترها دارای ویژگی قطع خودکارهستند که در صورت قطع برق، خودکار خاموش می  شوند. این مشخصه برای جلوگیری از خرابی موتورها یا تجهیزات متصل به اینورتر در شرایط قطع برق حائز اهمیت می باشد.

·         استفاده از باتری:

معمولا برخی از اینورتر ها از یک باطری (باتری) جهت تأمین انرژی در زمان  های قطع برق استفاده می  کند. این سیستم ها به نامهای UPS  (Uninterruptible Power Supply) نیز شناخته می  شوند. در این زمان، اینورتر از باطری  ها تغذیه می شود تا تجهیزات متصل به آن از قطع برق جلوگیری شود.

·         توقف فوری:

گاهی اوقات، اینورترها در زمان قطع برق ممکن است فوراً کار نکنند و تولید انرژی را متوقف کنند. این روش امکان دارد در صورتی که عدم ادامه فعالیت مورد نظر نیاز به انرژی داشته باشد، مناسب باشد. اهمیت این موضوع در نوع کاربرد و نوع اینورتر استفاده شده دارد. برخی از اینورترها به منظور حفظ عمر مفید تجهیزات و جلوگیری از خرابی در هنگام قطع برق، دارای ویژگی های متفاوتی هستند.

کاربردهای اینورتر

از اینورترها در کاربردهای مختلفی استفاده می شود که شامل طیفی از آداپتورهای ماشین برای برنامه  های خانگی یا اداری و سیستم های شبکه می شود. اینورترها در موارد زیر کاربرد دارند:

• منبع  تغذیه حالت سوییچ
• در سیستم  های انرژی خورشیدی به عنوان بلوک سازنده
• منابع تغذیه بی  وقفه به عنوان اینورتر های مستقل

کلام آخر

به طور خلاصه می  توان گفت که اینورترها نقش مهمی در تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب با ویژگی های مختلف از جمله فرکانس، ولتاژ، و شکل موج AC ایفا می  کنند. اینورتر در انواع مختلفی برای کاربردهای گوناگونی از جمله در سیستم های تولید انرژی خورشیدی، مبدل  های باتری، الکترونیک خودرو، صنایع و تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.