اینورتر AC
مقاله اینورتر AC که مشاهده می فرمایید ادامه مقاله قبلی ما کاربرد اینورتر می باشد
با انتقال برق HVDC، برق AC اصلاح می شود و برق DC ولتاژ بالا به مکان دیگری منتقل می شود.
در محل دریافت یک اینورتر در یک نیروگاه اینورتر استاتیک برق را به AC تبدیل می کند.
اینورتر باید با فرکانس و فاز شبکه همگام شده و تولید هارمونیک را به حداقل برساند.
اسلحه ها و تیزر های الکتروشوک دارای یک اینورتر DC/AC برای تولید چند ده هزار ولتاژ ولتاژ متناوب از یک باتری کوچک 9 ولتی DC هستند.
ابتدا 9 ولت DC با یک ترانسفورماتور فشرده با فرکانس بالا به 400-2000 ولت متناوب تبدیل می شود
که سپس یکسو شده و به طور موقت در یک خازن ولتاژ بالا ذخیره می شود تا به ولتاژ آستانه از پیش تعیین شده برسد.
هنگامی که آستانه (تعیین شده از طریق یک شکاف هوایی یا TRIAC) به دست می آید، خازن کل بار خود را به
یک ترانسفورماتور پالسی می ریزد و سپس آن را تا ولتاژ خروجی نهایی 20-60 کیلو ولت افزایش می دهد.
گونه ای از این اصل نیز در فلاش های الکترونیکی و باگزاپر ها استفاده می شود
اگر چه آنها برای رسیدن به ولتاژ بالای خود به یک ضرب کننده ولتاژ مبتنی بر خازن متکی هستند.
کاربرد های معمولی برای اینورتر های قدرت عبارتند از:
- دستگاه های مصرفی قابل حمل که به کاربر اجازه می دهد یک باتری یا مجموعهای از باتری ها را به دستگاه متصل کند تا برق متناوب برای راهاندازی اقلام مختلف الکتریکی مانند چراغ ها، تلویزیون، لوازم آشپزخانه و ابزار برق تولید کند.
- استفاده در سیستم های تولید برق مانند شرکت های برق یا سیستم های تولید کننده خورشیدی برای تبدیل برق DC به برق AC.
- در هر سیستم الکترونیکی بزرگتری که نیاز مهندسی برای استخراج منبع AC از منبع DC وجود دارد
- تبدیل فرکانس. اگر کاربر در یک کشور مثلا 50 هرتز به منبع تغذیه 60 هرتز برای تغذیه تجهیزاتی که فرکانس خاص آن است، مانند یک موتور کوچک یا برخی لوازم الکترونیکی نیاز داشته باشد، می توان فرکانس را با راه اندازی یک اینورتر با یک اینورتر تبدیل کرد. خروجی 60 هرتز از یک منبع DC مانند منبع تغذیه 12 ولتی که از شبکه 50 هرتز کار می کند
توضیحات طراحی پایه اینورتر AC. طراحی پایه به این شکل است که در یک مدار اینورتر ساده، برق DC از طریق شیر مرکزی سیم پیچ اولیه به یک ترانسفورماتور متصل می شود.
یک سوئیچ رله به سرعت به سمت جلو و عقب سوئیچ می شود تا اجازه دهد جریان از طریق دو مسیر متناوب از یک سر سیم پیچ اولیه و سپس انتهای دیگر به منبع DC برگردد.
تناوب جهت جریان در سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور باعث تولید جریان متناوب (AC) در مدار ثانویه می شود.
نسخه الکترومکانیکی دستگاه سوئیچینگ شامل دو کنتاکت ثابت و یک کنتاکت متحرک با پشتیبانی از فنر است.
فنر کنتاکت متحرک را در برابر یکی از کنتاکت های ثابت نگه می دارد و یک آهنربای الکتریکی کنتاکت متحرک را به کنتاکت ثابت مقابل می کشد.
جریان در آهنربای الکتریکی با عملکرد کلید قطع می شود به طوری که کلید به طور مداوم به سرعت به سمت عقب و جلو سوئیچ می کند.
این نوع سوئیچ درایو الکترومکانیکی که ویبراتور یا زنگزن نامیده می شود، زمانی در رادیو های خودرو های لوله خلاء استفاده می شد.
مکانیزم مشابهی در زنگ در ها، زنگ ها و دستگاه های خالکوبی استفاده شده است.
ادامه بحث طراحی پایه اینورتر AC
ترانزیستور ها و انواع مختلفی از کلید های نیمه هادی با درجه بندی توان کافی در دسترس شدند،
در طرح های مدار درایو گنجانده شده اند. رتبه بندی های خاص، به خصوص برای سیستم های بزرگ (بسیاری از کیلووات) از تریستور (SCR) استفاده می کنند.
SCR ها قابلیت انتقال توان زیادی را در یک دستگاه نیمه هادی فراهم می کنند و می توانند به راحتی در محدوده شلیک متغیر کنترل شوند.
سوئیچ در اینورتر ساده که در بالا توضیح داده شد، زمانی که به یک ترانسفورماتور خروجی کوپل نمی شود،
به دلیل ماهیت خاموش و روشن ساده، شکل موج ولتاژ مربعی ایجاد می کند، برخلاف شکل موج سینوسی که شکل موج معمول یک منبع تغذیه AC است.
شکل موج های دوره ای به عنوان مجموع یک سری بی نهایت از امواج سینوسی نشان داده می شود.
موج سینوسی که فرکانس یکسانی با شکل موج اصلی دارد جزء بنیادی نامیده می شود.
امواج سینوسی دیگر، به نام هارمونیک، که در این سری گنجانده شده اند فرکانس هایی دارند که مضرب های جدایی ناپذیر فرکانس اصلی هستند.
طرح های پیشرفته
توپولوژی های مدار های قدرت و استراتژیهای کنترل زیادی در طراحیهای اینورتر استفاده میشوند.
رویکرد های طراحی مختلف به مسائل مختلفی می پردازند که ممکن است بسته به روشی که اینورتر برای استفاده در نظر گرفته شده است، کم و بیش مهم باشد.
به عنوان مثال یک موتور الکتریکی در خودرویی که در حال حرکت است می تواند به منبع انرژی تبدیل شود
و با توپولوژی اینورتر مناسب (پل H کامل) باتری خودرو را هنگام کاهش سرعت یا ترمز شارژ کند.
به روشی مشابه، توپولوژی سمت راست (پل H کامل) می تواند نقش های “منبع” و “بار” را معکوس کند،
به عنوان مثال اگر ولتاژ در سمت “بار” AC بیشتر باشد (با افزودن یک اینورتر خورشیدی) مشابه یک ژنراتور، اما حالت جامد)، انرژی می تواند به «منبع» یا باتری DC برگردد.
بر اساس توپولوژی پایه H-bridge دو استراتژی کنترل اساسی مختلف به نام مبدل پل متغیر فرکانس پایه و کنترل PWM وجود دارد.
دستیبانی به موج سینوسی
اینورتر های تشدید کننده امواج سینوسی را با مدارهای LC تولید می کنند تا هارمونیک ها را از یک موج مربعی ساده حذف کنند.
به طور معمول چندین مدار LC رزونانس سری و موازی وجود دارد که هر کدام بر روی هارمونیک متفاوتی از فرکانس خط برق تنظیم شده اند.
این امر الکترونیک را ساده می کند، اما سلف ها و خازن ها بزرگ و سنگین هستند.
راندمان بالای آن باعث می شود که این رویکرد در منابع تغذیه اضطراری بزرگ در مراکز داده که درایو را به طور
پیوسته در حالت “آنلاین” اجرا می کنند، محبوب شود تا از هرگونه تغییر گذرا هنگام قطع برق جلوگیری شود.
یک رویکرد نزدیک مرتبط از یک ترانسفورماتور فرورزونانت، که به عنوان ترانسفورماتور ولتاژ ثابت نیز شناخته می شود
برای حذف هارمونیک ها و ذخیره انرژی کافی برای حفظ بار برای چند سیکل AC استفاده می کند.
این ویژگی آنها را در منابع تغذیه آماده به کار مفید می کند تا گذر سوئیچ اور را که در غیر این صورت در هنگام قطع برق رخ می دهد
در حالی که اینورتر معمولی بیکار شروع به کار می کند و رله های مکانیکی به خروجی آن سوئیچ می کنند، رخ می دهد.