برچسب: برق صنعتی

اینورتر یا معکوسگر (Inverter) یک دستگاه الکترونیک قدرت است که میتوان به‌کمک آن جریان مستقیم برق DC را به جریان متناوب AC تبدیل کرد . در اینورترها برق AC شهری، که برق متناوبی با ولتاژ ۲۲۰ ولت و فرکانس ۵۰ هرتز است، ابتدا به برق DC تبدیل می‌شود. اینورتر یک دستگاه استاتیک است که توان الکتریکی را از یک فرم به فرم دیگر تبدیل می‌کند، اما خود نمی‌تواند توان تولید کند. بنابراین، اینورتر یک مبدل است و مولد نیست.

قبل از آنکه اینورتر اختراع شود، یک مجموعه موتور-ژنراتور و مبدل چرخان برای تبدیل توان DC به توان AC به کار می‌رفت. اصطلاح مهندسی اینورتر را اولین بار «دیوید پرینس» (David Prince) در سال ۱۹۲۵ در مقاله‌ای با عنوان «The Inverter» معرفی کرد. در مقاله مذکور، پرینس اینورتر را به عنوان معکوس یکسوکننده تعریف کرد. اصطلاح یکسوکننده تا دو دهه قبل از ۱۹۲۵ استفاده می‌شد. مبدل‌های چرخان به عنوان یکسوکننده مورد استفاده قرار گرفتند تا زمانی که دیود مورد استفاده قرار نگرفته بود به کار می‌رفتند. این نوع تبدیل DC به AC به «چرخش معکوس» معروف شد. پس از اختراع سوئیچ‌های الکترونیک قدرت، عصر جدید مبدل‌ها آغاز شد و کاربردهای اینورتر را افزایش داد. این امر به پیشرفت و بهبود اینورترها انجامید

انواع اینورترها

اینورترها را می‌توان با توجه به شکل موج خروجی، نوع بار خروجی و روش‌های PWM  به دسته‌های مختلفی تقسیم کرد.

انواع اینورترها بر اساس شکل موج خروجی

انواع اینورترها از نظر شکل موج خروجی عبارتند از:

• اینورترهای موج مربعی
• اینورترهای شبه‌سینوسی یا اینورترهای سینوسی اصلاح شده
• اینورترهای سینوسی

انواع اینورتر بر اساس نوع بار

با توجه به نوع بار، اینورترهای AC می‌توانند تکفاز یا سه ‌فاز باشند. بنابراین، دو نوع بار وجود دارد و بر همین اساس، دو نوع اینورتر نیز داریم:

• اینورتر تکفاز
• اینورتر سه ‌فاز

اگر بار تکفاز باشد، از اینورتر تکفاز استفاده می‌کنیم. اینوترهای تکفاز، خود دو نوع هستند:

• اینورتر نیم‌موج
• اینورتر تمام‌موج

انواع اینورترها بر اساس PWM

خروجی اینورتر یک سیگنال موج مربعی است و این سیگنال برای بار استفاده نمی‌شود. روش مدولاسیون پهنای پالس (PWM) برای کنترل ولتاژ خروجی AC به کار می‌رود. این روش کنترلی با کنترل مدت زمان ON و OFF کلیدها انجام می‌شود. در روش PWM دو سیگنال استفاده می‌شود: یکی سیگنال مرجع برای و دیگری سیگنال حامل مثلثی. پالس گیت سوئیچ‌ها با مقایسه این دو سیگنال تولید می‌شود. روش‌های مختلفی برای مدولاسیون پهنای پالس وجود دارد:

• مدولاسیون پهنای پالس منفرد (SPWM)
• مدولاسیون پهناسی پالس چندگانه (MPWM)
• مدولاسیون پهنای پالس سینوسی (SPWM)
• مدولاسیون پهنای پالس سینوسی اصلاح شده (MSPWM)

کاربرد اینورتر

اینورترها قطعات متحرک ندارند و در طیف گسترده ای از ابزارهای کاربردی استفاده می شوند، از منبع تغذیه کامپیوتر گرفته تا ابزار بزرگ حمل و نقل فله. اینورترها معمولا برای تامین جریان AC از منابع DC مانند پانل های خورشیدی یا باتری مورد استفاده قرار می گیرند. به صورت کلی اینورتر برای موارد ذیل استفاده می شود:

1. تبدیل برق DC را به AC
2. تنظیم سرعت موتور (کنترل دور)
3. تغیبر جهت چرخش موتور بدون نیاز به کنتاکتور
4. روشن و خاموش کردن موتور بدون نیاز به قطع و وصل منبع اصلی
5. کاهش ضربه‌های مکانیکی و در نتیجه افزایش عمر قسمت مکانیکی
6. جلوگیری از آسیب‌دیدن موتور در برابر افزایش ولتاژ
7. حذف اضافه‌جریانِ (Overcurrent) راه‌اندازی موتور (در اکثر کاربردها)

برخی از کاربردهای اینورترها به شرح زیر است:‌

• وقتی شبکه اصلی در دسترس نباشد، از منبع تغذیه بدون وقفه یا UPS استفاده می‌شود. اینورتر و باتری بخش‌های مهم یک یو پی اس هستند.
• از اینورتر قدرت در خطوط انتقال HVDC استفاده می‌شود. این اینورترها همچنین در اتصال دو سیستم AC آسنکرون به کار می‌روند.
• توان خروجی پنل خورشیدی DC است. در این کاربردها از یک اینورتر خورشیدی برای تبدیل توان DC به توان AC استفاده می‌شود.
• اینورتر (حلقه بسته) با استفاده از واحد کنترل ولتاژ خروجی متغیر تولید می‌کند. سرعت اینورتر با منبع ولتاژ‌ متغیر کنترل می‌شود. برای مثال، در موتور کمپرسور یخچال، ترابری ریلی، کنترل سرعت موتور القایی و وسایل نقلیه الکتریکی به کار می‌رود.
• اینورترها می‌توانند توان AC فرکانس پایین را به فرکانس بالا تبدیل کنند که در گرمایش القایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایای استفاده از اینورتر

در زندگی امروزی اینورتر ها کاربرد فراوانی دارند که به دلیل مزایای بالای آنها می باشد مانند:

• کاهش انرژی مصرفی و کاهش هزینه برق،
• کاهش جریان راه‌اندازی و افزایش عمر موتور،
• تغییر سرعت موتور،
• تغییر جهت چرخش موتور،
• حفاظت در برابر اضافه‌بار،
• کار موتور در شرایطی که ولتاژ ورودی متغیر است،
• کنترل از راه دور،
• راه‌اندازی موتور در سرعت بیشتر از سرعت نامی و برنامه‌ریزی کردن حرکت،
• همچنین اینورتر می‌تواند میزان بار موتور را تشخیص داده و متناسب با آن، به موتور جریان بدهد که این جریان، اغلب، از جریان نامی موتور کمتر است.