اینورتر (Inverter) دستگاهی است که برای تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب یا کنترل جریان متناوب استفاده می شود. امروزه در بسیاری از کاربردها از باتری ها استفاده می شود که تنها می توانند جریان مستقیم تولید کنند و این جریان، توانایی راه اندازی تجهیزات الکتریکی متداول را ندارد. به همین دلیل از تکنولوژی اینورتر بدین منظور استفاده می شود. علاوه بر این، اینورترها می توانند با بازده بالا، سرعت تجهیزات الکتریکی را کنترل کنند و بنابراین به صورت گسترده در کاربردهای مختلف استفاده می شوند. با ما همراه باشید تا در مورد این فناوری بیشتر آشنا شویم.
تکنولوژی اینورتر و نحوه کار آن
احتمالا تکنولوژی اینورتر را در زمان خرید تجهیزات خانگی مانند یخچال و کولر گازی شنیده اید. این فناوری، به دستگاه کمک می کند تا ظرفیت توان را کنترل کرده و از اتلاف انرژی جلوگیری کند. شما میتوانید برای آگاهی بیشتر مقاله سیستم سرمایشی چیست معرفی انواع و کاربردهای آن را بخوانید.
اینورتر یک دستگاه مخصوص برای کنترل سرعت موتورها است. علاوه بر کنترل سرعت، تکنولوژی اینورتر قابلیت توقف، استارت نرم، تعویض جهت حرکت و کنترل هوشمند را نیز دارد. نحوه کار این فناوری بسیار ساده است و این فناوری دارای ضریب توانی مستقل از بار است و اندازه این ضریب، حداقل 0.96 است که نشان دهنده تلفات بسیار پایین آن است.
در شروع کار، جریان متناوب (AC) یک فاز یا سه فاز با استفاده از مبدل یا کانورتر (Converter) به حریان DC یا مستقیم تبدیل می شود. پس از آن، اینورتر جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می کند. شکل زیر نمودار جریان ها و نحوه قرارگیری اجزای مختلف در تکنولوژی اینورتر را نشان می دهد.
در شکل بالا، عملکرد کانورتر که به صورت پیوسته انجام می شود، یکسوسازی (rectification) نامیده می شود. در جریان متناوب، جهت و اندازه جریان نسبت به زمان تغییر می کند و به همین دلیل برای یکسوسازی، از مجموعه از دیودها استفاده می شود. دیود یک قطعه الکترونیکی است که اجازه عبور جریان تنها در یک سمت را می دهد. در صورتی که تنها از یک دیود استفاده شود، تنها نصف جریان عبور می یابد و نصف دیگر، تلف خواهد شد. به همین دلیل از آرایش ویژه چهار دیود مطابق با شکل زیر استفاده می شود تا تمام موج جریان، یکسوسازی شود.
همان طور که در شکل اول نشان داده شده است، جریان یکسوشده توسط دیودها، یکنواخت نیست و حالت سینوسی خود را حفظ کرده است. برای تبدیل این جریان به جریان مستقیم، از خازن ها استفاده می شود. زمانی که میزان ولتاژ زیاد است، خازن ها شارژ شده و در هنگام افت ولتاژ، دشارژ می شوند تا جریان تولید شده به جریان مستقیم نزدیک شود.
پس از آن، نوبت به مدار اصلی اینورتر می رسد. در تکنولوژی اینورتر، از PWM یا تغییر عرض پالس (Pulse Width Modulation) برای تبدیل جریان مستقیم به موج سینوسی با فرکانس دلخواه استفاده می شود. در این روش که روشی کاملا دیجیتال است، از ترانزیستورها برای قطع و وصل جریان استفاده می شود.
این قطع و وصل جریان به نحوی انجام می شود تا نتیجه ایجاد شده، به موج سینوسی نزدیک باشد. همان طور که در شکل زیر مشاهده می کنید، زمانی که ولتاژ زیاد باشد، عرض قسمت وصل یا ولتاژ بالا بیشتر است و برعکس.
انواع تکنولوژی اینورتر
طبقه بندی بر اساس توان ورودی
اینورتر منبع ولتاژ (VSI)
زمانی که منبع ورودی اینورتر، منبع ولتاژ مستقیم ثابت باشد، اینورتر با نام اینورتر منبع ولتاژ شناخته می شود.
اینورتر منبع جریان (CSI)
زمانی که منبع ورودی اینورتر، منبع جریان مستقیم ثابت باشد، اینورتر با نام اینورتر منبع جریان شناخته می شود. معمولا از القاگرها و حلقه های بسته کنترل جریان برای تولید منبع جریان استفاده می شوند.
طبقه بندی بر اساس فاز خروجی
اینورتر تک فاز
اینورتر تک فاز، جریان مستقیم را به جریان متناوب تک فاز تبدیل می کند. ولتاژی که اینورتر تولید می کند، متفاوت است و ولتاژ نامی آن ممکن است از 120 ولت تا 765 کیلوولت تغییر کند. اینورترهای تک فاز برای بارهای کم استفاده می شوند. تلفات جریان تک فاز زیاد بوده و بنابراین بازده آن نسبت به جریان سه فاز پایین است.
اینورتر سه فاز
در اینورترهای سه فاز، جریان خروجی از نوع سه فاز است. در جریان سه فاز، سه جریان متناوب وجود دارد که هر کدام فاز متفاوتی دارند. ولتاژ هر فازها نسبت به هم متفاوت خواهند بود؛ زیرا این سه فاز 120 درجه نسبت به هم تفاوت دارند. اینورترهای سه فاز از سه اینورترر تک فاز برای انجام وظیفه خود بهره می گیرند.
کاربردهای تکنولوژی اینورتر
- تکنولوژی اینورتر بیشتر در منابع تغذیه بدون وقفه یا UPS (uninterrupted power supplies) استفاده می شود. هدف اینورتر در UPS ها تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب در سطح ولتاژ مناسب است. در کاربردهای صنعتی و تجاری (مانند الکتروموتورهای با قابلیت تنظیم سرعت و گرمایش القایی) از تکنولوژی اینورتر برای کنترل سرعت الکتروموتورها و ولتاژ ورودی آن ها استفاده می شود.
- در کاربردهای خانگی از اینورترها برای تنظیم سرعت کمپرسور سیستم های تبرید مانند یخچال ها و کولر گازی ها استفاده می شود. تنظیم سرعت کمپرسور برای تنظیم بار سیستم تبرید، افزایش بازده و کنترل سیستم ضروری است. ( درباره نگهداری کمپرسور بیشتر بدانید. )
- در زمینه انرژی های تجدیدپذیر از تکنولوژی اینورتر برای تنظیم توان انرژی خورشیدی و توربین های بادی جهت استفاده در دستگاه های الکتریکی استفاده می شود.
- در هواپیماها و خودروهای الکتریکی، اینورتر یکی از ارکان اصلی سیستم به حساب می آید و وجود آن برای تبدیل و تنظیم توان، ضروری است.
- از دیگر کاربردهای اینورتر، انتقال ولتاژ بالای مستقیم یا HVDC (high-voltage DC transmission) است.
- در دستگاه های شوک برقی نیز از اینورترها استفاده می شود.
سخن آخر
اینورتر یکی از مهم ترین و پرکاربردترین تجهیزات الکتریکی است که به صورت گسترده در کاربردهای مختلف استفاده می شود. کاربردهای اینورتر از مقیاس صنعتی خارج شده و امروزه در بسیاری از لوازم خانگی، تکنولوژی اینورتر یک مزیت بزرگ به حساب می آید. در این مقاله، نحوه کار این تجهیز، انواع و کاربردهای آن را بررسی کردیم اما در صورتی که نیاز به مشاوره تخصصی در زمینه انتخاب، نصب و بهره برداری از اینورتر در سیستم های تبرید را دارید، با کارشناسان فراسرد در ارتباط باشید.