اینورتر چیست؟
بطور کلی اینورتر یک تجهیز الکتریکی است که ولتاژ مستقیم (DC) را به ولتاژ متناوب (AC) تبدیل می کند. برق DC اکثرا در ابزارهای کوچک استفاده می شود ولی برق AC در بیشتر تجهیزات خانگی و صنعتی کاربرد دارد. به همین خاطر است که به روشی برای تبدیل برق DC به AC نیاز داریم.
اینورتر یک مبدل است نه یک ژنراتور. این بدان معناست که برق تولید نمی کند و فقط نیروی الکتریکی را به اشکال مختلف تبدیل کند. برای اطلاع از لیست قیمت اینورتر با کارشناسان فروش در تماس باشید.
بیشتر بخوانید: درایو اینورتر صنعتی چیست
ساختار کلی انواع اینورترها
برای درک چگونگی کار اینورترها، ابتدا لازم است با ساختار کلی و وظیفه هر بخش از آن ها آشنا شویم. به طور کلی اینورتر ها از چهار بخش تشکیل شده اند:
یکسو ساز (Rectifier)
خازن ها (DC-Link)
اینورتر (Inverter)
واحد کنترل (CPU)
1) یکسو ساز (Rectifier)
اولین قسمت مدار اینورتر که در قسمت ورودی آن مورد استفاده قرار می گیرد، جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می کند. این فرآیند یکسوسازی نامیده می شود. از آنجا که جریان متناوب یک موج سینوسی است، جهت و اندازه موج به طور پیوسته در طول زمان تغییر می کند. بنابراین از یک دیود که یک وسیله نیمه هادی است استفاده می شود تا برق را در جهت رو به جلو برای تبدیل آن به جریان مستقیم عبور دهد.
یکسو ساز
2) خازن ها (DC-Link)
یکسوسازی تمام موج یک موج سینوسی را گرفته و نیم سیکل مثبت را از خود عبود می دهد و نیم سیکل منفی آن را هم به نیم سیکل مثبت تبدیل می کند، ولی همانطور که در شکل بالا مشخص است به خودی خود نمی تواند یک شکل موج صاف ایجاد کند و آثاری از جریان متناوب و نوسانات ولتاژ موج دار باقی می ماند. بنابراین، برای صاف کردن شکل موج، خازن ها هستند که پیوسته شارژ و دشارژ شده تا ریپل شکل موج را صاف و نزدیک به جریان مستقیم تغییر دهند.
خازن ها (DC-Link)
محصولات پیشنهادی: خرید اینورتر اینوت
3) اینورتر (Inverter)
بخش خروجی اینورتر ها که وظیفه برگرداندن ولتاژ DC به AC قابل تنظیم دارد، اینورتر یا معکوس کننده است. می توان گفت نام اینورتر هم از همین بخش گرفته شده است. این بخش توسط کلید های الکترونیکی سرعت بالا ساخته شده اند.
ترانزیستور های IGBT (Transistor Bipolar Bipolar Insulated Gate) یکی از این کلید های الکتریکی هستند که با روشن و خاموش شدن در فواصل زمانی مختلف، امواج پالسی با عرض های متفاوت ایجاد می کند. سپس این امواج پالسی را به کمک مدولاسیون عرض پالس (PWM) به موج شبه سینوسی تبدیل می کنند. با افزایش یا کاهش سرعت کلید زنی IGBT ها می توان یک ولتاژ AC با ولتاژ و فرکانس قابل تغییر تولید کرد.
مدار ولتاژی اینورتر
4) واحد کنترل (CPU)
واحد کنترل همانطور که از اسمش مشخص است، وظیفه کنترل اینورتر و پردازش پارامتر های الکتریکی اینورتر را بر عهده دارد. به عنوان مثال سرعت کلید زنی IGBT ها از طریق واحد کنترل تغییر پیدا می کند.
مثالی برای درک بهتر نحوه کار اینورتر
برای درک نحوه کار اینورتر، یک لامپ را در نظر بگیرید که توسط یک باتری روشن می باشد. جریانی که به لامپ می رسد DC می باشد. لامپ دارای دو پایانه است که آن ها را "A" و "B" می نامیم. قطب مثبت و منفی باتری به ترتیب با ترمینال A و B متصل می شود. حالا پایانه های باتری را عوض کنید. لامپ نیز در این شرایط هم روشن می شود. با این حال، تفاوت در هر مورد چیست؟
در اینجا یک چیز متفاوت است و آن جهت جریان است. حال تصور کنید که می توانید باتری را با سرعت 50 یا 60 دور در دقیقه بچرخانید. چه اتفاقی خواهد افتاد؟ جهت جریان 50 یا 60 بار تغییر می کند. این قضیه شبیه به برق AC با فرکانس 50 یا 60 هرتز است.
نمودار سینوسی ولتاژ
این مثال فقط برای درک اصول کار یک اینورتر است. اما در عمل اینورتر هرگز اینطور کار نمی کند و قطعات چرخشی ندارد، بلکه از کلیدهای الکترونیک قدرت مانند IGBT استفاده می کند. تعداد کلید ها به نوع اینورتر بستگی دارد. در ادامه مدار یک اینورتر تک فاز تمام پل را برای درک نحوه عملکرد آن در نظر بگیریم.
مدار اینورتر تکفاز
چهار سوئیچ وجود دارد. یک منبع DC که به سوئیچ ها و بار متصل است. هنگامی که کلید S1 و S2 روشن، S3 و S4 خاموش هستند، جهت جریان عبوری از بار در این شرایط مثبت است. این یک نیم سیکل مثبت از خروجی AC می دهد. اکنون سوئیچ S3 و S4 روشن، S1 و S2 خاموش است. جریان در جهت مخالف، نیم سیکل منفی خروجی AC را می دهد. زمان روشن و خاموش سوئیچ ها، فرکانس خروجی را تعیین می کند. خروجی اینورتر یک موج مربعی است و فیلترهایی، برای تولید موج سینوسی استفاده می شوند.
محصولات پیشنهادی: قیمت اینورتر پنتاکس
دسته بندی اینورتر بر اساس نوع شکل موج
دسته بندی اینورتر بر اساس شکل موج
انواع شکل موج اینورتر در سه نوع اینورتر وجود دارد.
اینورتر موج مربعی
اینورتر موج سینوسی اصلاح شده
اینورتر موج سینوسی
اینورتر موج مربعی
این نوع، کم کاربرد ترین اما ساده ترین و ارزان ترین نوع اینورتر است. شکل موج خروجی این اینورتر مربعی است. لوازم خانگی و بیشتر از همه تجهیزاتی که روی AC کار می کنند، برای موج سینوسی طراحی شده اند. این اینورتر سیگنال DC را به سیگنال AC تغییر فاز یافته تبدیل می کند. ولی خروجی یک سیگنال AC ایده آل نیست. اگر تجهیزات را با یک اینورتر موج مربعی وصل کنید، تلفات زیادی ایجاد می کند که ممکن است باعث آسیب زدن به آن ها شود. کاربرد این نوع از اینورترها تولید اینورترهای موج سینوسی با استفاده از فیلترها (مانند فیلترهای پایین گذر فعال) می باشد.
اینورتر موج مربعی
اینورتر موج سینوسی اصلاح شده
نام دیگر این اینورتر شبه موج است. سیگنال خروجی این اینورتر نزدیک تر به سیگنال سینوسی است. اما نمی تواند موج سینوسی صاف را ایجاد کند. یک اینورتر موج سینوسی اصلاح شده، قبل از تغییر فاز، مکث هایی ایجاد می کند. مانند موج مربعی مستقیماً فاز را از مثبت به منفی تغییر نمی دهد. ساختار این اینورتر از اینورتر موج مربعی پیچیدگی بیشتری دارد، اما از اینورتر موج سینوسی ساده تر است.
اینورتر موج سینوسی اصلاح شده
اینورتر موج سینوسی
این نوع کارآمدترین و پیچیده ترین نوع اینورتر می باشد. این موج سینوسی خالص را تولید می کند که شکل موج مشابهی از توان شبکه است. تمامی تجهیزات AC برای کار بر روی سیگنال موج سینوسی طراحی شده اند. یک موج سینوسی را می توان از اینورتر موج مربعی با تغییر شکل موج خروجی تولید کرد. این اینورتر کمترین تلفات را داشته است. اما هزینه این اینورتر بسیار بالاست. این نوع اینورترها به طور گسترده در مصارف مسکونی و تجاری استفاده می شود.
اینورتر موج سینوسی
محصولات پیشنهادی: خرید اینورتر تک فاز
دسته بندی اینورتر بر اساس نوع بار
دو نوع برق AC وجود دارد. تک فاز و سه فاز. بنابراین، دو نوع بار وجود دارد. و بر اساس آن دو نوع اینورتر وجود دارد:
تک فاز
سه فاز
1- تک فاز
اگر بار تک فاز باشد، از اینورتری برای راه اندازی بار استفاده می شود که تک فاز است. دو نوع وجود دارد؛
اینورتر نیم پل
اینورتر تمام پل
اینورتر نیم پل تک فاز
دو تریستور (S1 و S2) با دو دیود فیدبک (D1 و D2) که در نمودار مدار زیر نشان داده شده است متصل شده اند. ولتاژ تغذیه به دو قسمت مساوی تقسیم می شود. برای درک اصل کار بار مقاومتی استفاده می شود.
اینورتر نیم پل تکفاز
حالت 1 : تریستور S1 در این حالت روشن و S2 خاموش است. مسیر جریان V/2-S1-B-RL-A-V/2 است.جریان عبوری از بار در جهت B به A است. و ولتاژ دو سوی بار مثبت V/2 است. در این حالت، چرخه مثبت خروجی ایجاد می شود.
اینورتر موج سینوسی اصلاح شده در حالت s1
حالت 2 : تریستور S2 در این حالت روشن و S1 خاموش است. مسیر جریان V/2-A-RL-B-S2-V/2 است. جریانی که از جهت بار A به B عبور می کند. ولتاژ دو سر بار منفی V/2 است. در این حالت، چرخه منفی خروجی ایجاد می شود.
اینورتر چیست؟
بطور کلی اینورتر یک تجهیز الکتریکی است که ولتاژ مستقیم (DC) را به ولتاژ متناوب (AC) تبدیل می کند. برق DC اکثرا در ابزارهای کوچک استفاده می شود ولی برق AC در بیشتر تجهیزات خانگی و صنعتی کاربرد دارد. به همین خاطر است که به روشی برای تبدیل برق DC به AC نیاز داریم.
اینورتر یک مبدل است نه یک ژنراتور. این بدان معناست که برق تولید نمی کند و فقط نیروی الکتریکی را به اشکال مختلف تبدیل کند. برای اطلاع از لیست قیمت اینورتر با کارشناسان فروش در تماس باشید.
بیشتر بخوانید: درایو اینورتر صنعتی چیست
ساختار کلی انواع اینورترها
برای درک چگونگی کار اینورترها، ابتدا لازم است با ساختار کلی و وظیفه هر بخش از آن ها آشنا شویم. به طور کلی اینورتر ها از چهار بخش تشکیل شده اند:
یکسو ساز (Rectifier)
خازن ها (DC-Link)
اینورتر (Inverter)
واحد کنترل (CPU)
1) یکسو ساز (Rectifier)
اولین قسمت مدار اینورتر که در قسمت ورودی آن مورد استفاده قرار می گیرد، جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می کند. این فرآیند یکسوسازی نامیده می شود. از آنجا که جریان متناوب یک موج سینوسی است، جهت و اندازه موج به طور پیوسته در طول زمان تغییر می کند. بنابراین از یک دیود که یک وسیله نیمه هادی است استفاده می شود تا برق را در جهت رو به جلو برای تبدیل آن به جریان مستقیم عبور دهد.
یکسو ساز
2) خازن ها (DC-Link)
یکسوسازی تمام موج یک موج سینوسی را گرفته و نیم سیکل مثبت را از خود عبود می دهد و نیم سیکل منفی آن را هم به نیم سیکل مثبت تبدیل می کند، ولی همانطور که در شکل بالا مشخص است به خودی خود نمی تواند یک شکل موج صاف ایجاد کند و آثاری از جریان متناوب و نوسانات ولتاژ موج دار باقی می ماند. بنابراین، برای صاف کردن شکل موج، خازن ها هستند که پیوسته شارژ و دشارژ شده تا ریپل شکل موج را صاف و نزدیک به جریان مستقیم تغییر دهند.
خازن ها (DC-Link)
محصولات پیشنهادی: خرید اینورتر اینوت
3) اینورتر (Inverter)
بخش خروجی اینورتر ها که وظیفه برگرداندن ولتاژ DC به AC قابل تنظیم دارد، اینورتر یا معکوس کننده است. می توان گفت نام اینورتر هم از همین بخش گرفته شده است. این بخش توسط کلید های الکترونیکی سرعت بالا ساخته شده اند.
ترانزیستور های IGBT (Transistor Bipolar Bipolar Insulated Gate) یکی از این کلید های الکتریکی هستند که با روشن و خاموش شدن در فواصل زمانی مختلف، امواج پالسی با عرض های متفاوت ایجاد می کند. سپس این امواج پالسی را به کمک مدولاسیون عرض پالس (PWM) به موج شبه سینوسی تبدیل می کنند. با افزایش یا کاهش سرعت کلید زنی IGBT ها می توان یک ولتاژ AC با ولتاژ و فرکانس قابل تغییر تولید کرد.
مدار ولتاژی اینورتر
4) واحد کنترل (CPU)
واحد کنترل همانطور که از اسمش مشخص است، وظیفه کنترل اینورتر و پردازش پارامتر های الکتریکی اینورتر را بر عهده دارد. به عنوان مثال سرعت کلید زنی IGBT ها از طریق واحد کنترل تغییر پیدا می کند.
مثالی برای درک بهتر نحوه کار اینورتر
برای درک نحوه کار اینورتر، یک لامپ را در نظر بگیرید که توسط یک باتری روشن می باشد. جریانی که به لامپ می رسد DC می باشد. لامپ دارای دو پایانه است که آن ها را "A" و "B" می نامیم. قطب مثبت و منفی باتری به ترتیب با ترمینال A و B متصل می شود. حالا پایانه های باتری را عوض کنید. لامپ نیز در این شرایط هم روشن می شود. با این حال، تفاوت در هر مورد چیست؟
در اینجا یک چیز متفاوت است و آن جهت جریان است. حال تصور کنید که می توانید باتری را با سرعت 50 یا 60 دور در دقیقه بچرخانید. چه اتفاقی خواهد افتاد؟ جهت جریان 50 یا 60 بار تغییر می کند. این قضیه شبیه به برق AC با فرکانس 50 یا 60 هرتز است.
نمودار سینوسی ولتاژ
این مثال فقط برای درک اصول کار یک اینورتر است. اما در عمل اینورتر هرگز اینطور کار نمی کند و قطعات چرخشی ندارد، بلکه از کلیدهای الکترونیک قدرت مانند IGBT استفاده می کند. تعداد کلید ها به نوع اینورتر بستگی دارد. در ادامه مدار یک اینورتر تک فاز تمام پل را برای درک نحوه عملکرد آن در نظر بگیریم.
مدار اینورتر تکفاز
چهار سوئیچ وجود دارد. یک منبع DC که به سوئیچ ها و بار متصل است. هنگامی که کلید S1 و S2 روشن، S3 و S4 خاموش هستند، جهت جریان عبوری از بار در این شرایط مثبت است. این یک نیم سیکل مثبت از خروجی AC می دهد. اکنون سوئیچ S3 و S4 روشن، S1 و S2 خاموش است. جریان در جهت مخالف، نیم سیکل منفی خروجی AC را می دهد. زمان روشن و خاموش سوئیچ ها، فرکانس خروجی را تعیین می کند. خروجی اینورتر یک موج مربعی است و فیلترهایی، برای تولید موج سینوسی استفاده می شوند.
محصولات پیشنهادی: قیمت اینورتر پنتاکس
دسته بندی اینورتر بر اساس نوع شکل موج
دسته بندی اینورتر بر اساس شکل موج
انواع شکل موج اینورتر در سه نوع اینورتر وجود دارد.
اینورتر موج مربعی
اینورتر موج سینوسی اصلاح شده
اینورتر موج سینوسی
اینورتر موج مربعی
این نوع، کم کاربرد ترین اما ساده ترین و ارزان ترین نوع اینورتر است. شکل موج خروجی این اینورتر مربعی است. لوازم خانگی و بیشتر از همه تجهیزاتی که روی AC کار می کنند، برای موج سینوسی طراحی شده اند. این اینورتر سیگنال DC را به سیگنال AC تغییر فاز یافته تبدیل می کند. ولی خروجی یک سیگنال AC ایده آل نیست. اگر تجهیزات را با یک اینورتر موج مربعی وصل کنید، تلفات زیادی ایجاد می کند که ممکن است باعث آسیب زدن به آن ها شود. کاربرد این نوع از اینورترها تولید اینورترهای موج سینوسی با استفاده از فیلترها (مانند فیلترهای پایین گذر فعال) می باشد.
اینورتر موج مربعی
اینورتر موج سینوسی اصلاح شده
نام دیگر این اینورتر شبه موج است. سیگنال خروجی این اینورتر نزدیک تر به سیگنال سینوسی است. اما نمی تواند موج سینوسی صاف را ایجاد کند. یک اینورتر موج سینوسی اصلاح شده، قبل از تغییر فاز، مکث هایی ایجاد می کند. مانند موج مربعی مستقیماً فاز را از مثبت به منفی تغییر نمی دهد. ساختار این اینورتر از اینورتر موج مربعی پیچیدگی بیشتری دارد، اما از اینورتر موج سینوسی ساده تر است.
اینورتر موج سینوسی اصلاح شده
اینورتر موج سینوسی
این نوع کارآمدترین و پیچیده ترین نوع اینورتر می باشد. این موج سینوسی خالص را تولید می کند که شکل موج مشابهی از توان شبکه است. تمامی تجهیزات AC برای کار بر روی سیگنال موج سینوسی طراحی شده اند. یک موج سینوسی را می توان از اینورتر موج مربعی با تغییر شکل موج خروجی تولید کرد. این اینورتر کمترین تلفات را داشته است. اما هزینه این اینورتر بسیار بالاست. این نوع اینورترها به طور گسترده در مصارف مسکونی و تجاری استفاده می شود.
اینورتر موج سینوسی
محصولات پیشنهادی: خرید اینورتر تک فاز
دسته بندی اینورتر بر اساس نوع بار
دو نوع برق AC وجود دارد. تک فاز و سه فاز. بنابراین، دو نوع بار وجود دارد. و بر اساس آن دو نوع اینورتر وجود دارد:
تک فاز
سه فاز
1- تک فاز
اگر بار تک فاز باشد، از اینورتری برای راه اندازی بار استفاده می شود که تک فاز است. دو نوع وجود دارد؛
اینورتر نیم پل
اینورتر تمام پل
اینورتر نیم پل تک فاز
دو تریستور (S1 و S2) با دو دیود فیدبک (D1 و D2) که در نمودار مدار زیر نشان داده شده است متصل شده اند. ولتاژ تغذیه به دو قسمت مساوی تقسیم می شود. برای درک اصل کار بار مقاومتی استفاده می شود.
اینورتر نیم پل تکفاز
حالت 1 : تریستور S1 در این حالت روشن و S2 خاموش است. مسیر جریان V/2-S1-B-RL-A-V/2 است.جریان عبوری از بار در جهت B به A است. و ولتاژ دو سوی بار مثبت V/2 است. در این حالت، چرخه مثبت خروجی ایجاد می شود.
اینورتر موج سینوسی اصلاح شده در حالت s1
حالت 2 : تریستور S2 در این حالت روشن و S1 خاموش است. مسیر جریان V/2-A-RL-B-S2-V/2 است. جریانی که از جهت بار A به B عبور می کند. ولتاژ دو سر بار منفی V/2 است. در این حالت، چرخه منفی خروجی ایجاد می شود.
هزینه گيربکس بالابر