راهنمای جامع نحوه کارکرد اینورتر

اینورتر یک نوسان ساز الکترونیکی قدرت بالا است که بدون کاهش قدرت و گشتاور موتور، سرعت موتور AC سه فاز را کنترل می کند. در این مقاله ضمن بررسی نحوه کارکرد اینورتر، شما را با طرز کار این دستگاه آشنا می کنیم. همچنین شکل موج خروجی اینورتر را مورد بررسی قرار داده و کنترل به روش PWM را معرفی می کنیم. ضمن اینکه ما در برق شهر توضیحات جامع تری در کنار قرار دادن قیمت اینورتر در سایت در اختیار شما قرار داده ایم که به مراجعه به صفحه ی مربوطه می توانید مطالعه نمایید.

طرز کار اینورتر به چه صورت است؟

نحوه کارکرد اینورتر به این صورت است که با تبدیل جریان DC به AC، به عنوان یک عامل کمک کننده مورد استفاده قرار می گیرد. در بعضی مواقع ولتاژ DC پایین است و نمی تواند در لوازم خانگی به کار برود. در این شرایط اینورتر با تبدیل DC به ولتاژ متناوب، به عملکرد بهتر دستگاه کمک می کند.

به طور کلی مدارهای اساسی شامل یک ترانسفورماتور، اسیلاتور، دستگاه های سوئیچینگ، مدار کنترل و مدار درایو برای دستگاه های قدرت هستند. دستگاه های سوئیچینگ با خاموش و روشن شدن مداوم، انرژی ذخیره شده در منبع DC مانند باتری یا یک خروجی یکسوساز را به ولتاژ متناوب تبدیل می کنند. در بیشتر موارد ولتاژ خروجی از ۱۲ ولت استاندارد به ۱۲۰ یا ۲۴۰ ولت AC افزایش پیدا می کند. در این میان ترانسفورماتور نقش تقویت کننده داشته و انتقال برق را انجام می دهد.

به طور کلی سه مرحله خروجی اینورتر شامل فشار کشش با ترانسفورماتور شیر میانی، یک نیمه فشار با یک پل کامل فشار آورنده است. در این میان فشار کشش با شیر مرکزی از محبوبیت بالایی برخوردار بوده و به دلیل سادگی و نتایج تضمینی کاربرد گسترده ای دارد. با این وجود نحوه کارکرد اینورتر، شامل استفاده از ترانسفورماتور سنگین تر است که بازده کمتری دارد.

کنترل به روش PWM

اکنون که با نحوه کارکرد اینورتر آشنا شدید، با معرفی کنترل به روش PWM اطلاعات شما را در این زمینه تکمیل می کنیم. کنترل به روش PWM یک روش بسیار تاثیر گذار برای به دست آوردن ولتاژ خروجی قابل تنظیم و قابل کنترل از ولتاژ ورودی ثابت یا متغیر است. این روش در اینورتر برای تولید ولتاژ خروجی ثابت از ۱۱۰ تا ۲۳۰ ولت AC استفاده می شود. در این میان فرکانس همیشه ثابت بوده و تنها عرض سیگنال قابل تغییر است.

روش PWM در مدارهای مختلف و برای کنترل مورد استفاده قرار می گیرد. این روشی تکنیکی برای کنترل ولتاژ پایه های خروجی میکروکنترلر، سرعت موتور یا سایر قطعات جانبی است و تنها می تواند دو سطح کنترلی LOW:0V و HIGH:5v را تولید کند. برای تولید ولتاژ 2.5 ولت، 3 ولت یا هر ولتاژی بین 0 و 5 از روش PWM استفاده می شود.
سیگنال PWM فرکانس ثابت در مواقعی که دامنه سیگنال بالا است، امکان تغییر زمان دامنه سیگنال پایین را فراهم می کند. به طور کلی این سیگنال به روش های مختلفی تولید شده و می تواند به شیوه آنالوگ، دیجیتال، استفاده از میکروکنترلرها و استفاده از ایسی های گسسته به تولید برسد.

نحوه کار اینورتر تک فاز

نحوه کارکرد اینورتر تک فاز مثل تمام اینورترهای موجود در صنعت اتوماسیون بوده و در کنترل سرعت و گشتاور موتورهای القایی موثر است. به طور کلی الکتروموتور کاربرد زیادی در صنعت داشته و در اینورتر نیز مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین ارتباط مستقیمی با ولتاژ ورودی دستگاه داشته و با ولتاژ ورودی 220 ولت تک فاز راه اندازی می شود. اینورتر تک فاز از سه بخش کنترل، مدار اصلی و منبع تغذیه تشکیل شده است که هر بخش دارای اجزای جداگانه زیر است:

• کی پد
• برد کنترل
• ترمینال برد

کی پد های دیجیتالی شامل کی پد با صفحه نمایش LCD و کی پد با صفحه نمایش segment هستند. به عنوان یکی از ویژگی های مهم نحوه کارکرد اینورتر تک فاز نیز می توان به ذخیره ۵۰ درصدی انرژی، از بین رفتن شوک های راه اندازی، افزایش بهره وری مفید و عمر موثر قطعات مکانیکی اشاره کرد.

نحوه کار اینورتر سه فاز

اینورتر سه فاز شامل سه کلید اینورتر تک فاز بوده و امکان اتصال هر مورد به ترمینال بار را فراهم کرده است. در واقع اینورتر سه فاز در برنامه های کاربردی درایو فرکانس متغیر مورد استفاده قرار گرفته و می تواند در برنامه های پر قدرتی مثل انتقال برق HVDC به کار گرفته شود.

از طرفی اینورتر موج مربعی سه فاز نیز در مدار UPS و مدار شارژر فرکانس حالت جامد کم هزینه مورد استفاده قرار می گیرد. ساختمان داخلی اینورتر سه فاز شامل تغذیه AC و یکسوساز Rectifier بوده و در تبدیل ولتاژ AC به DC موثر است. در این میان باس دی سی و چوک، ریپل و نوسان در ولتاژ یکسوشده را از بین برده و واحد اینورتر Inverter ولتاژ DC را به ولتاژ موج سینوسی AC تبدیل می کند.

شکل موج خروجی اینورتر

شکل موج خروجی، نقش مهمی در نحوه کارکرد اینورتر و طبقه بندی آن دارد. به طور کلی سه نوع متداول این موج شامل مربع، سینوسی خالص و سینوسی اصلاح شده است. موج مربع ساده تر بوده و قیمت پایین تری دارد. البته در مقایسه با دیگر اشکال، کیفیت برق کمتری دارد.

در مقابل موج مربع اصلاح شده کیفیت بهتری از برق را فراهم کرده و در بیشتر تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد. بهترین شکل موج با کمترین THD حدود ۳٪ بوده و اینورتر موج سینوسی خالص نامیده می شود. همچنین از قیمت بالاتری برخوردار بوده و در تجهیزات پزشکی و استریوها مورد استفاده قرار می گیرد.

نحوه کار اینورتر با درایو چه تفاوتی دارد؟

اینورترها و درایوها دو جزء کلیدی در سیستم‌های الکتریکی و کنترل موتورها هستند که هر کدام وظایف خاص خود را دارند و در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اینورترها، به عنوان دستگاه‌هایی که ولتاژ مستقیم (DC) را به ولتاژ متناوب (AC) تبدیل می‌کنند، نقش مهمی در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر ایفا می‌کنند. عملکرد اینورتر شامل دریافت سیگنال DC از منابعی مانند باتری‌ها یا پنل‌های خورشیدی و تبدیل آن به سیگنال AC است. این فرآیند معمولاً با استفاده از سوئیچ‌های الکترونیکی مانند ترانزیستورهای IGBT انجام می‌شود که به صورت متناوب روشن و خاموش می‌شوند تا شکل موج AC تولید شود. اینورترها همچنین قابلیت تنظیم ولتاژ و فرکانس خروجی را دارند که این امر به کاربران اجازه می‌دهد تا از منابع انرژی تجدیدپذیر به طور مؤثرتری استفاده کنند.

در مقابل، درایوها دستگاه‌هایی هستند که وظیفه کنترل و مدیریت عملکرد موتورها را بر عهده دارند. درایوها می‌توانند انواع مختلفی داشته باشند، از جمله درایوهای AC، DC و سروو. در واقع، درایوها ممکن است شامل یک اینورتر باشند، اما کارکرد آن‌ها تنها محدود به تبدیل DC به AC نیست. درایوها به طور خاص برای کنترل سرعت، گشتاور و موقعیت موتور طراحی شده‌اند و به همین دلیل دارای سیستم‌های کنترلی پیچیده‌تری هستند. این سیستم‌ها معمولاً شامل سنسورها، الگوریتم‌های کنترلی و رابط‌های کاربری پیشرفته می‌شوند که امکان تنظیم دقیق‌تر پارامترهای عملکرد موتور را فراهم می‌کنند.

تفاوت‌های اصلی بین اینورتر و درایو به عملکرد و کاربردهای آن‌ها برمی‌گردد. اینورترها عمدتاً برای تبدیل ولتاژ طراحی شده‌اند و بیشتر در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر و کاربردهای عمومی AC استفاده می‌شوند. در حالی که درایوها به عنوان کنترل‌کننده‌های موتورها عمل کرده و در صنایع مختلف برای مدیریت فرآیندهای خودکار و افزایش بهره‌وری مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، در صنایع تولیدی، درایوها قادرند سرعت موتورها را بر اساس نیازهای تولید تنظیم کنند و این امر موجب کاهش مصرف انرژی و افزایش کارایی می‌شود.

علاوه بر این، اجزای داخلی اینورترها و درایوها نیز متفاوت است. یک اینورتر ممکن است تنها شامل مدارهای تبدیل باشد، در حالی که یک درایو شامل اجزای بیشتری است که شامل کنترلرها، ماژول‌های ورودی/خروجی و مدارهای حفاظتی می‌شود. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که درایوها از نظر پیچیدگی و قابلیت‌های کنترلی نسبت به اینورترها برتری داشته باشند.

در نهایت، شناخت تفاوت‌های بین اینورتر و درایو برای مهندسان و تکنسین‌ها اهمیت زیادی دارد؛ زیرا انتخاب صحیح بین این دو دستگاه می‌تواند تأثیر بسزایی بر عملکرد سیستم‌های الکتریکی و صنعتی داشته باشد. با توجه به نیازهای خاص پروژه‌ها، انتخاب مناسب بین اینورتر و درایو می‌تواند به بهینه‌سازی مصرف انرژی، افزایش کارایی و کاهش هزینه‌ها منجر شود. بنابراین، آگاهی از نحوه کارکرد و تفاوت‌های این دو دستگاه به مهندسان کمک می‌کند تا بهترین راه‌حل‌ها را برای چالش‌های خود پیدا کنند.

سخن پایانی

در این مقاله نحوه کارکرد اینورتر را مورد بررسی قرار داده و شما را با روش PWM آشنا کردیم. همچنین ضمن معرفی شکل موج خروجی اینورتر، شما را با تفاوت های نحوه کارکرد اینورتر با درایو آشنا کردیم. در پایان پیشنهاد می کنیم با مراجعه به فروشگاه برق شهر ۱۱۰، دستگاه مورد نیاز خود را تهیه کرده و از مزایای بیشمار آن بهره مند شوید.