اینورتر چیست؟

کلمه اینورتر در لغت به معنی معکوس کننده است. اینوِرتِر یا وارون‌گر یک دستگاه الکترونیک قدرت است که جریان مستقیم DC را به جریان متناوب AC تبدیل می‌کند و وظیفه آن تبدیل جریان DC به AC و کنترل و راه اندازی الکتروموتور می باشد و بین منبع برق و موتور قرار می گیرد. فرکانس و ولتاژ خروجی اینورتر معمولاً قابل تغییر است.

کاربردهای اینورتر

اینورتر اغلب در برق شهری و همچنین برای مصارف صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار میگیرد. مشکل اصلی جریان AC این است که این نوع جریان، قابل دخیره برای استفاده در آینده نیست. به همین خاطر جریان AC تبدیل به جریان DC می شود و جریان DC در باتری ذخیره میشود و بعدا هر زمان که به جریان AC نیاز بود، جریان DC ذخیره شده به جریان AC تبدیل میشود تا در دستگاه هایی که با جریان AC کار میکنند مورد استفاده قرار گیرد. درایو برای تبدیل کردن جریان DC به انواع جریان AC با ولتاژ، تعداد فاز و فرکانس های مختلف مورد استفاده قرار میگیرد.

اینورترها در موارد بسیاری کاربرد دارند :

• برق خودرو
• جوشکاری
• کنترل دور الکتروموتور
• انواع پمپ های صنعتی و ساختمانی
• سیستم های آب رسانی بوستر پمپ
• فن های صنعتی
• بلوئر
• آسانسور
• اسپیندل موتور در دستگاه های CNC چوب و فرزکاری
• ماشین آلات خم و برش
• ماشین آلات جوشکاری
• انواع جرثقیل های سقفی و تاور کرین های سنگین
• نوار نقاله
• دستگاهای اکسترودر
• انواع ماشین آلات صنایع چاپ
• ماشین آلات بسته بندی
• انواع ماشین آلات صنایع تزریق پلاستیک
• پارکینگ های طبقاتی
• انتقال انرژی به روش HVDC
• استفاده در پنل های خورشیدی
• منبع تغذیه
• منابع برق اضطراری
• گرمکن القایی

انواع درایور ها از لحاظ موج خروجی

درایور میتواند بر اساس فاکتورهای متفاوت مانند موج خروجی، منبع، نوع سیم بندی و … به انواع مختلفی تقسیم شود.

• اینورتر موج مربع

  : شکل موج خروجی برای این نوع درایو مربعی است. این نوع درایو در بین انواع درایوها، کمترین استفاده را دارد زیرا اکثر لوازم خانگی بر اساس شکل موج سینوسی طراحی شده اند. اگر به وسیله ای که بر اساس ولتاژ با موج سینوسی کار میکند، ولتاژ موج مربعی بدهیم، دستگاه آسیب میبیند. این نوع درایورها ارزان قیمت هستند اما همانطور که گفته شد موارد استفاده از آن ها نیز خیلی کم است. این نوع درایورها اغلب برای دستگاه هایی با طراحی ساده که از موتور یونیورسال استفاده میکنند، مورد استفاده قرار میگیرد.

• اینورتر موج سینوسی

  : شکل موج ولتاژ خروجی این نوع درایور به شکل سینوس است و نکته مهم و مزیت اصلی این نوع اینورتر است زیرا تقریبا تمام وسایل خانگی مورد استفاده با استفاده از موج سینوسی کار میکنند، پس این نوع درایو بهترین خروجی را میدهد همچنین اطمینان داریم که دستگاه ها به طور صحیح کار میکنند. این نوع درایوها گران قیمت هستند اما بیشترین استفاده را نیز دارند.

• اینورتر موج سینوسی اصلاح شده

  : ساختار این نوع درایو، پیچیده تر از درایور موج مربعی است اما نسبت به اینورتر موج سینوسی ساختار ساده تری دارد. خروجی این نوع درایو نه کاملا شیبه سینوس است و نه کاملا شبیه مربع و درواقع چیزی بین این دو است.

زچگونه کار میکنند؟

اینورتر ها دارای سه جز اصلی می باشند.

1. بخش مبدل یا کانورتر:

برق ورودی 3 فاز متناوب به این بخش از درایو وارد شده و تبدیل به شکل موج DC می شود.

1. صافی خازنی یا باس DC:

شکل موج DC تولید شده وارد این بخش شده و ریپل های آن حذف می شود و تبدیل به یک موج DC تقریبا صاف می شود.

1. بخش اینورتر:

در این قسمت با استفاده از مدارات سوئیچینگ فرکانس بالا و تکنیک PWM، برق DC تبدیل به یک شکل موج سینوسی مربعی می شود.

• عملکرد کانورتر

اولین طبقه از درایو فرکانس متغیر یا VFD یا درایو AC ، مبدل یا Converter است. مبدل از 6 عدد دیود تشکیل شده که وظیفه یکسو سازی را برعهده دارند و اجازه عبور جریان را فقط از یک جهت می دهند. به طور مثال هر گاه ولتاژ فاز A مثبت تر از ولتاژ فاز های B و C شود، دیود فاز A باز شده و اجازه عبور جریان را می دهد. هنگامی که ولتاژ فاز B مثبت تر از A شود، دیود فاز آن باز شده و دیود فاز A بسته می شود. همین امر برای سه دیودی که سمت منفی باس DC هستند نیز صادق است. بنابراین با باز و بسته شدن هر دیود 6 پالس جریان دریافت می کنیم. به اینورترهایی که به این روش کار می کنند اینورترهای 6 پالسه گفته می شود و متداول ترین نوع اینورترها هستند.

• عملکرد باس DC

همانطور که در تصویر مشاهده می شود، خروجی DC دارای ریپل های AC می باشد. در باس DC خازن هایی وجود دارد که وظیفه صاف کردن موج و حذف ریپل ها را بر عهده دارد. خازن ریپل AC را جذب کرده و ولتاژ DC صاف ایجاد می کند. برای درایوهایی که ولتاژ ورودی موثر (RMS) آنها 480 ولت می باشد، ریپل AC در باس DC معمولا کمتر از 3 ولت است بنابراین ولتاژ باس DC تقریبا 650 ولت می شود. البته ولتاژ واقعی به عواملی مانند سطح ولتاژ خط AC تغذیه درایو، سطح عدم تعادل ولتاژ در سیستم قدرت، بار موتور، امپدانس سیستم قدرت و یا هرگونه فیلتر یا راکتور درایو بستگی دارد.

• عملکرد اینورتر یا مبدل DC به AC

در این بخش ولتاژ DC تولید شده در درایو با استفاده از تکنولوژی PWM ، به شکل موج سینوسی مربعی با ولتاژ و فرکانس دلخواه و مناسب فرآیند تولید می شود. سه روش تولید این موج. عبارتند از استفاده از ترانزیستور،MOSFET یا IGBTها می باشد IGBT. با سوئیچینگ بسیار سریع با قطع و وصل کردن کلید، تولید پالس های مربعی شکل را انجام می دهند و اینورترهایی که برای این بخش از عملکرد خود از IGBT استفاده می کنند، بهترین عملکرد را نسبت به مدل های دیگر دارند. IGBT ها در کمتر از 400 نانوثانیه روشن و کمتر از 500 نانوثانیه خاموش می شوند که کمتر از یک چشم بر هم زدن است.

تفاوت اینورتر و درایو

درایو ها توانایی تنظیم ولتاژ و فرکانس و توان ورودی به علاوه مقادیر خروجی را برعهده دارند در صورتی که اینورتر ها فقط ولتاژ و توان خروجی را تغییر می دهند. در اینورترها عمل معکوس کننده جریان مستقیم به متناوب اتفاق می افتد ولی در درایو ها علاوه بر این عمل، یکسو سازی جریان نیز انجام شده که سبب تنظیم کنترل دور موتور می شود و همچنین در اینورتر ها برعکس درایو ها هیچ گونه قطعات متحرکی وجود ندارد.اینورتر در بازار به غلط به اسم درایور هم شناخته میشود. علت آن این است که قبل از اینکه کنترل دور موتور AC وجود داشته باشد، همه پروژه های کنترل دور با موتور DC انجام میشد.