اینورتر ها یا مبدل های الکتریکی در واقع دستگاه هایی می باشند که توانایی تغییر فرکانس و یا سطح ولتاژ برق ورودی را دارند. به وسیله اینورتر ها می توان جهت شارژ دستگاه های الکتریکی، برق با کیفیت مناسب تامین کرد. در این مقاله قصد داریم درباره نحوه کار کرد اینورتر اشنایدر صحبت کنیم و به صورت مفصل به بررسی آن ها بپردازیم.
نحوه عملکرد اینورتر ها به چه صورت است؟
اینورتر ها برق DC را با دریافت انرژی الکتریکی از خازن های لینک دی سی و یا یک پک باتری به برق متناوب با سطح ولتاژ و فرکانس مشخص تبدیل می کنند. این عمل با استفاده از خاموش و روشن شدن مداوم و پیوسته کلید های قدرت صورت می گیرد.
در واقع شارژ سمت اولیه ترانسفرمر به کار رفته در دستگاه های اینورتر به واسطه پالس های الکتریکی صورت می گیرد. این پالس ها نیز به وسیله روشن و خاموش شدن ای جی بی تی ها و یا ماسفت ها و یا سایر کلید های الکترونیک قدرت تولید می شوند. همین پالس های متناوب سبب می شوند که بین سیم پیچ های سمت اولیه و ثانویه ترانسفرمر یک شار پیوندی متناوب ایجاد شود.
در ادامه شار پیوندی ایجاد شده، در سمت ثانویه ترانسفرمر ولتاژ متناوب القا می کند و در نهایت پس از شبکه جبرانساز، ولتاژ به ترمینال های خروجی انتقال داده می شود. به منظور تحویل توان با ویژگی های مدنظر جهت چرخش روتور یک موتور الکتریکی و یا شارژ یک دستگاه، اینورتر ها معمولا از PWM استفاده می کنند که در ادامه بیشتر درباره آن صحبت می کنیم.
کنترل به روش PWM
در ادامه نحوه کار کرد اینورتر و کنترل به روش PWM، نیاز به دو موج کنترلی می باشد، یک موج کنترلی که این موج با توجه به فیدبکی که از خروجی می گیریم تولید می شود و موج دوم، موج حامل یا Carrier است. یک موج مربعی با مقایسه این دو موج تولید می شود که معمولا با توجه به هارمونیک اصلی موج تولید شده و سیگنال فیدبک، به صورت سینوسی می باشد.
موج حامل به صورت موج مثلثی بوده که فرکانس آن نشان دهنده فرکانس خاموش و روشن شدن کلیدها است. موج کنترلی نیز با استفاده از سه موج سینوسی نشان داده می شود که با استفاده از سیستم کنترلی دستگاه اینورتر تولید می شوند و فرکانس آن ها در واقع تعیین کننده فرکانس هامونیک اصلی موج خروجی است.
طرز کار اینورتر تک فاز
در ادامه مقاله نحوه کار کرد اینورتر به بررسی طرز کار اینورتر تک فاز می رسیم. ساختار اینورتر تک فاز به صورت مدار اصلی، کنترل و منبع تغذیه است که هر بخش از آن دارای اجزای جداگانه ای می باشد. هر بخش دارای کی پد، برد کنترل و ترمینال برد بوده که کی پد های دیجیتالی شامل دو نوع کی پد با صفحه نمایش LCD و صفحه نمایش Segment است.
در اینورتر های تک فاز سرعت را می توان با استفاده از کی پد ها کم و یا زیاد کرد. علاوه بر آن پارامتر های اینورتر، تنظیمات دستگاه و موارد کاربردی دیگر را نیز می توان به وسیله کی پد ها انجام داد.
عملیات های کنترلی مانند کم و زیاد کردن دور در درایو آسانسوری، صادر نمودن فرمان قطع و وصل به درایو، فرمان دهی و جهت دهی به درایو و اضافه کردن سنسور به اینورتر به وسیله ترمینال برد صورت می گیرد. در نهایت نیز پردازش سیگنال هایی که به اینورتر وارد می شوند به عهده برد کنترل می باشد و به صورت کلی مرکز اصلی و فرماندهی در اینورتر است.
طرز کار اینورتر سه فاز
طرز کار اینورتر سه فاز، یکی دیگر از مواردی است که در مقاله نحوه کار کرد اینورتر به آن می پردازیم. اصول کار اینورتر سه فاز بدین صورت است که این دستگاه شامل سه کلید اینورتر تک فاز بوده و هر سوئیچ قابلیت اتصال به ترمینال بار را دارد.
مهم ترین قابلیتی که این نوع از اینورتر ها دارند، تبدیل ورودی جریان DC به خروجی سه فاز AC می باشد که هر اینورتر سه فاز پایه، سه سوئیچ اینورتر تک فاز دارد. هر کدام از این سوئیچ ها به صورت هم زمان می توانند به سه ترمینال بار وصل شده و در حالت عادی سه بازوی این اینورتر از زاویه 120 درجه برای ایجاد ذخیره AC سه فاز تاخیر دارند.
شکل موج خروجی اینورتر
در ادامه بررسی نحوه کار کرد اینورتر به شکل موج خروجی این دستگاه می پردازیم. اینورتر ها با توجه به شکل موج خروجی که دارند دسته بندی می شوند و سه نوع متداول آن ها موج مربع، موج سینوسی اصلاح شده و موج سینوسی خالص می باشد.
ساده ترین و ارزان ترین نوع موج خروجی به موج مربع اختصاص دارد که در مقایسه با دو نوع دیگر متوجه می شوید که کیفیت برق کمتری نیز دارد. کیفیت برق تولیدی موج سینوسی اصلاح شده بهتر است و برای اکثر تجهیزات الکترونیکی مناسب می باشد.
اما بهترین شکل موج و کیفیت به اینورتر موج سینوسی خالص اختصاص دارد و کاملا بدیهی است که گران ترین قیمت را داشته باشد. از این نوع اینورتر ها معمولا در برنامه هایی همچون استریو ها، تجهیزات پزشکی، چاپگر های لیزری و موارد این چنینی که به شکل موج سینوسی نیاز دارند استفاده می شود.
تفاوت نحوه کار اینورتر با درایو
تفاوت نحوه کار کرد اینورتر با درایو موضوع نهایی است که در مقاله نحوه کار کرد اینورتر به بررسی آن می پردازیم. با این که غالبا این دو دستگاه یکسان در نظر گرفته می شوند اما در حقیقت دارای تفاوت هایی هستند که در این بخش درباره آن ها صحبت می کنیم.
اینورتر ها برق شهری را دریافت کرده و ولتاژ و فرکانس متغییری نیز دارند. البته لازم به ذکر است که کاربرد متفاوتی نیز دارند به عنوان مثال اینورتر هایی که در پنل های خورشیدی به کار می روند باید جریان خروجی کم اعوجاجی تولید کنند. اما اینورتر هایی که در آسانسورها به کار می روند وظیفه اصلی آن ها کنترل سرعت و گشتاور موتور الکتریکی است.
درایو ها برای کنترل موتور های الکتریکی به کار می روند و سبب می شوند تا موتور های الکتریکی به صورت آرام و نرم شروع به کار کنند. علاوه بر آن سرعت گشتاور آن ها را تنظیم و سبب صرفه جویی در مصرف انرژی موتور الکتریکی و صرفه جویی در جریان اسمی می شوند. در نهایت یکی دیگر از مهم ترین تفاوت های اینورتر ها و درایو ها، در رابطه با جریان برق آن ها می باشد که به ترتیب جریان را معکوس و یکسو می کنند.
سخن پایانی
در این مقاله به بررسی نحوه کار کرد اینورتر از زوایای مختلف پرداختیم و سعی کردیم به صورت مفصل درباره آن صحبت کنیم. نحوه کار کرد اینورتر تک فاز و اینورتر سه فاز را بیان کردیم، نحوه کار کرد اینورتر و کنترل به روش PWM را بررسی کردیم، شکل خروجی اینورتر و … را توضیح دادیم.