اینورتر

اینورتر یا درایو یک دستگاه الکترونیکی قدرت یا مدار است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تغییر می‌دهد.

شما می توانید از پویا صنعت هر مدل درایو که بخواهید را تهیه کنید. پویا صنعت اولین و قدیمی ترین نماینده فروش پرتو صنعت در ایران است.

با ما همراه باشید تا به یک توضیح کلی و تخصصی از این دستگاه به شما ارائه دهیم.

فرکانس AC حاصل به دست آمده به دستگاه خاصی بستگی دارد. اینورتر ها بر عکس مبدل‌ ها عمل می‌ کنند که در ابتدا دستگاه‌ های الکترومکانیکی بزرگی بودند که AC را به DC تبدیل می‌ کردند.

ولتاژ ورودی، ولتاژ و فرکانس خروجی و مدیریت کلی توان به طراحی دستگاه یا مدار خاص بستگی دارد. اینورتر هیچ قدرتی تولید نمی کند. برق توسط منبع DC تامین می شود.

یک اینورتر قدرت می تواند کاملا الکترونیکی باشد یا ممکن است ترکیبی از اثرات مکانیکی (مانند یک دستگاه چرخشی) و مدار های الکترونیکی باشد.

اینورتر های استاتیک از قطعات متحرک در فرآیند تبدیل استفاده نمی کنند.

درایو های قدرت عمدتاً در کاربرد های برق الکتریکی که در آن جریان و ولتاژ بالا وجود دارد استفاده می شود.

مدار هایی که عملکرد مشابهی را برای سیگنال های الکترونیکی انجام می دهند که معمولا دارای جریان و ولتاژ بسیار کم هستند، اسیلاتور نام دارند

مدار هایی که عملکرد مخالف را انجام می دهند، یعنی تبدیل AC به DC، یکسو کننده نام دارند.

یک دستگاه یا مدار اینورتر برق معمولی به یک منبع تغذیه DC پایدار نیاز دارد که بتواند جریان کافی برای نیاز های برق مورد نظر سیستم را تامین کند.

ولتاژ ورودی درایو

ولتاژ ورودی به طراحی و هدف اینورتر بستگی دارد. مثال ها عبارتند از:

12 ولت DC برای اینورتر های مصرفی و تجاری کوچکتر که معمولاً از یک باتری قابل شارژ 12 ولت اسید سرب یا پریز برق خودرو کار می کنند.
24، 36 و 48 ولت DC که استانداردهای رایج برای سیستم های انرژی خانگی هستند.

200 تا 400 ولت DC، زمانی که برق از پنل های خورشیدی فتوولتائیک تامین می شود.

300 تا 450 ولت DC، زمانی که برق از بسته باتری خودروهای الکتریکی در سیستم های خودرو به شبکه تامین می شود.
صد ها هزار ولت که در آن اینورتر بخشی از یک سیستم انتقال جریان مستقیم با ولتاژ بالا است.

یک درایو ممکن است بسته به طراحی مدار، موج مربعی، موج سینوسی اصلاح شده، موج سینوسی پالسی، موج مدوله شده با عرض پالس (PWM) یا موج سینوسی تولید کند.

انواع رایج اینورتر ها امواج مربعی یا شبه مربعی تولید می کنند. یکی از معیارهای خلوص یک موج سینوسی، اعوجاج هارمونیک کل (THD) است.

یک موج مربعی پالس وظیفه 50% معادل یک موج سینوسی با 48% THD است. استانداردهای فنی برای شبکه های توزیع برق تجاری به کمتر از 3% THD در شکل موج در نقطه اتصال مشتری نیاز دارد.

استاندارد IEEE 519 کمتر از 5% THD را برای سیستم های متصل به شبکه برق توصیه می کند.

دو طرح اساسی برای تولید ولتاژ پلاگین خانگی از منبع DC با ولتاژ پایین وجود دارد که اولین آن ها از مبدل تقویت کننده سوئیچینگ برای تولید یک DC با ولتاژ بالاتر استفاده می کند و سپس به AC تبدیل می شود.

روش دوم DC را در سطح باتری به AC تبدیل می کند و از ترانسفورماتور فرکانس خط برای ایجاد ولتاژ خروجی استفاده می کند.

توضیحات اینورتر

موج مربعی

این یکی از ساده ترین شکل موج هایی است که طراحی اینورتر می تواند ایجاد کند و برای کاربرد های کم حساسیت مانند روشنایی و گرمایش مناسب است. خروجی موج مربعی می تواند هنگام اتصال به تجهیزات صوتی زمزمه ایجاد کند و به طور کلی برای وسایل الکترونیکی حساس نا مناسب است.

موج سینوسی

یک دستگاه درایو قدرت که یک شکل موج سینوسی AC چند مرحله ای تولید می کند، اینورتر موج سینوسی نام دارد.

برای تشخیص واضح تر اینورتر هایی با خروجی های اعوجاج بسیار کمتر از طرح های اینورتر موج سینوسی اصلاح شده (سه مرحله ای)، سازندگان اغلب از عبارت اینورتر موج سینوسی خالص استفاده می کنند.

تقریبا تمام اینورتر های درجه مصرف کننده که به عنوان “اینورتر موج سینوسی خالص” فروخته می شوند به هیچ وجه خروجی موج سینوسی صاف تولید نمی کنند،

خروجی کمتری نسبت به موج مربعی (دو مرحله ای) و موج سینوسی اصلاح شده (سه مرحله ای) دارند.

با این حال این برای اکثر لوازم الکترونیکی حیاتی نیست زیرا آنها به خوبی با خروجی برخورد می کنند.

در جایی که دستگاه‌ های اینورتر برق جایگزین برق خط استاندارد می‌شوند، خروجی موج سینوسی مطلوب است

زیرا بسیاری از محصولات الکتریکی طوری مهندسی شده‌اند که با منبع برق AC موج سینوسی بهترین کار را انجام دهند.

ابزار الکتریکی استاندارد یک موج سینوسی را ارائه می دهد، معمولاً با عیوب جزئی اما گاهی اوقات با اعوجاج قابل توجه.

اینورتر های موج سینوسی با بیش از سه مرحله در خروجی موج، پیچیده‌ تر هستند

و به طور قابل‌ توجهی هزینه بالاتری نسبت به موج سینوسی اصلاح‌شده دارند، تنها با سه مرحله یا انواع موج مربعی (یک مرحله‌ای) با همان کنترل توان.

دستگاه های منبع تغذیه حالت سوئیچ (SMPS)، مانند رایانه های شخصی یا پخش کننده های DVD، با توان موج سینوسی اصلاح شده کار می کنند.

موج سینوسی اصلاح شده درایو

خروجی موج سینوسی اصلاح شده چنین اینورتر مجموع دو موج مربعی است که یکی از آن ها 90 درجه نسبت به دیگری جابجا شده است. نتیجه، شکل موج سه سطحی با فواصل مساوی صفر ولت است.

اوج ولت مثبت؛ صفر ولت؛ اوج منفی ولت و سپس صفر ولت. این دنباله تکرار می شود. موج حاصل بسیار شبیه به شکل موج سینوسی است.

اکثر اینورترهای برق مصرفی ارزان قیمت به جای موج سینوسی خالص، یک موج سینوسی اصلاح شد تولید می کنند.

شکل موج در اینورترهای موج سینوسی اصلاح شده موجود در بازار شبیه یک موج مربعی است اما با مکث در طول معکوس شدن قطبیت. حالت های سوئیچینگ برای ولتاژهای مثبت، منفی و صفر ایجاد شده است.

اگر شکل موج طوری انتخاب شود که مقادیر پیک خود را برای نیمی از زمان چرخه داشته باشد، نسبت ولتاژ پیک به ولتاژ RMS مانند موج سینوسی است.

ولتاژ باس DC ممکن است به طور فعال تنظیم شود، یا زمان های “روشن” و “خاموش” را می توان تغییر داد تا مقدار خروجی RMS یکسان تا ولتاژ باس DC حفظ شود تا تغییرات ولتاژ باس DC جبران شود.

با تغییر عرض پالس می توان طیف هارمونیک را تغییر داد. کمترین THD برای یک موج سینوسی اصلاح شد سه

مرحله‌ ای 30 درصد است وقتی پالس‌ها در عرض 130 درجه هر چرخه الکتریکی باشند. این مقدار کمی کمتر از موج مربعی است

نسبت زمان روشن و خاموش را می توان برای تغییر ولتاژ RMS و در عین حال حفظ فرکانس ثابت با تکنیکی به نام مدولاسیون عرض پالس (PWM) تنظیم کرد.

پالس های گیت تولید شده مطابق با الگوی توسعه یافته به هر کلید داده می شود تا خروجی مورد نظر به دست آید.

طیف هارمونیک در خروجی به عرض پالس ها و فرکانس مدولاسیون بستگی دارد.

ادامه مبحث موج سینوسی اصلاحی

می توان نشان داد که حداقل اعوجاج یک شکل موج سه سطحی زمانی حاصل می شود

که پالس ها بیش از 130 درجه شکل موج گسترش می یابند، اما ولتاژ حاصل هنوز حدود 30٪ THD خواهد داشت که بالاتر از استانداردهای تجاری برای منابع برق متصل به شبکه است.

هنگام کار با موتورهای القایی، هارمونیک های ولتاژ معمولاً نگران کننده نیستند. با این حال، اعوجاج هارمونیک

در شکل موج جریان باعث گرمایش اضافی می شود و می تواند گشتاورهای ضربانی ایجاد کند.

موارد متعددی از تجهیزات الکتریکی روی دستگاه‌ های اینورتر قدرت موج سینوسی اصلاح‌ شد به‌ خوبی کار می‌کنند، به‌ ویژه بارهایی که ماهیت مقاومتی دارند مانند لامپ‌ های رشته‌ای سنتی.

اقلام با منبع تغذیه حالت سوئیچ تقریباً به طور کامل بدون مشکل کار می کنند اما اگر مورد دارای ترانسفورماتور

اصلی باشد، بسته به میزان درجه بندی آن ممکن است بیش از حد گرم شود.

با این حال بار ممکن است به دلیل هارمونیک های مرتبط با یک موج سینوسی اصلاح شد کارایی کمتری داشت باشد و در حین کار صدای زمزمه ایجاد کند.

این همچنین بر کارایی سیستم به عنوان یک کل تأثیر می گذارد، زیرا راندمان تبدیل اسمی سازنده هارمونیک ها را در نظر نمی گیرد.

بنابراین اینورتر های موج سینوسی خالص ممکن است راندمان قابل توجهی بالاتر از درایو های موج سینوسی اصلاح شد ارائه دهند.

اکثر موتور های AC بر روی اینورتر های MSW با کاهش راندمان حدود 20٪ به دلیل محتوای هارمونیک کار می کنند.

با این حال آنها ممکن است بسیار پر سر و صدا باشند. یک فیلتر LC سری که با فرکانس اصلی تنظیم شد است ممکن است کمک کند

مقدار از ادامه قبلی و مورد بعدی

یک توپولوژی اینورتر موج سینوسی اصلاح شده رایج که در اینورترهای برق مصرفی یافت می شود به شرح زیر است:

یک میکروکنترلر داخلی به سرعت ماسفت های برق را با فرکانس بالا مانند 50 کیلوهرتز روشن و خاموش می کند.

ماسفت ها مستقیماً از یک منبع DC ولتاژ پایین (مانند باتری) کشید می شوند.

سپس این سیگنال از ترانسفورماتورهای افزایش دهنده عبور می کند (معمولاً بسیاری از ترانسفورماتورهای کوچکتر به صورت موازی قرار می گیرند تا اندازه کلی اینورتر کاهش یابد) تا سیگنال ولتاژ بالاتری تولید کند.

سپس خروجی ترانسفورماتورهای افزایش دهنده توسط خازن ها فیلتر می شود تا منبع تغذیه ولتاژ بالا DC تولید شود.

در نهایت این منبع DC با ماسفت های توان اضافی توسط میکروکنترلر پالس می شود تا سیگنال موج سینوسی اصلاح شد نهایی را تولید کند.

نزدیک به موج سینوسی PWM

برخی از اینورتر ها از PWM برای ایجاد شکل موجی استفاده می‌ کنند که می‌توان آن را فیلتر پایین‌ گذر برای ایجاد مجدد موج سینوسی کرد.

اینها فقط به یک منبع DC نیاز دارند، همانطور که در طراحی های MSN وجود دارد، اما سوئیچینگ با نرخ بسیار سریعتر معمولاً بسیاری از KHz انجام می شود، به طوری که عرض متغیر پالس ها می تواند برای ایجاد موج سینوسی صاف شود.

اگر از یک ریز پردازنده برای تولید زمان بندی سوئیچینگ استفاده شود، محتوای هارمونیک و بازده را می توان از نزدیک کنترل کرد.

اینورتر های پیچید تر از بیش از دو ولتاژ برای تشکیل یک تقریب چند مرحله ای به یک موج سینوسی استفاده می کنند.

این ها می توانند هارمونیک های ولتاژ و جریان و THD را در مقایسه با یک اینورتر با استفاده از تنها پالس های متناوب مثبت و منفی کاهش دهند.

اما چنین اینورترها به اجزای سوئیچینگ اضافی نیاز دارند که هزینه را افزایش می دهد.

فرکانس خروجی درایو

فرکانس خروجی AC دستگاه اینورتر برق معمولاً همان فرکانس خط برق استاندارد 50 یا 60 هرتز است. استثنا در طرح‌ هایی برای راندن موتور است، جایی که فرکانس متغیر منجر به کنترل سرعت متغیر می‌ شود.

همچنین اگر قرار است خروجی دستگاه یا مدار بیشتر شرطی شود (به عنوان مثال افزایش یابد)، ممکن است فرکانس برای بازدهی خوب ترانسفورماتور بسیار بالاتر باشد.

ولتاژ خروجی

ولتاژ خروجی AC یک اینورتر قدرت اغلب با ولتاژ خط شبکه تنظیم می شود معمولاً 120 یا 240 VAC در سطح توزیع، حتی زمانی که تغییراتی در باری که اینورتر در حال حرکت است، وجود دارد.

این به اینورتر اجازه می دهد تا دستگاه های متعددی را که برای برق خط استاندارد طراحی شد اند، تغذیه کند.

برخی از درایو ها ولتاژ های خروجی قابل انتخاب یا متغیر پیوسته را نیز مجاز می دانند.

توان خروجی

یک اینورتر قدرت اغلب دارای توان کلی بر حسب وات یا کیلو وات است. این قدرتی را که برای دستگاهی که درایو در حال حرکت است در دسترس خواهد بود و به طور غیرمستقیم، توانی را که از منبع DC مورد نیاز است، توصیف می‌کند.

دستگاه های محبوب مصرفی و تجاری کوچکتر که برای تقلید از توان خط طراحی شد اند، معمولاً بین 150 تا 3000 وات هستند.

همه کاربردهای اینورتر صرفا یا اساسا به ارائه توان مربوط نمی شوند.

در برخی موارد، فرکانس و یا خواص شکل موج توسط مدار یا دستگاه بعدی استفاده می شود.

این بخشی از توضیحات این دستگاه بود ما را در بلاگ های دیگر همراهی کنید. پویا صنعت

ردیاب