اینورترها چگونه کار می کنند

در این مقاله نگاهی به نحوه عملکرد یک اینورتر برای تبدیل جریان مستقیم (DC) به جریان متناوب (AC) می اندازیم. اینورترها در آرایه های فتوولتائیک برای تامین برق AC برای استفاده در خانه ها و ساختمان ها استفاده می شوند. آنها همچنین در درایوهای فرکانس متغیر (VFD) برای دستیابی به کنترل دقیق سیستم خدمات ساختمان با کنترل سرعت، گشتاور و جهت چرخش موتورهای القایی AC متصل به فن ها، پمپ ها و کمپرسورها ادغام شده اند. برای تماشای فیلم آموزشی به پایین صفحه بروید.

اینورتر چیست؟

بیایید از اصول اولیه شروع کنیم. احتمالاً می دانید که دو نوع برق مصرفی مختلف وجود دارد که عبارتند از جریان مستقیم (DC) که توسط باتری ها و پنل های خورشیدی و غیره تامین می شود. این نوع برق عمدتاً توسط کالاهای دیجیتال کوچک با برد مدار و غیره استفاده می شود.

نوع دیگر برق، جریان متناوب (AC) است که از سوکت های برق خانه شما تامین می شود و معمولاً برای برق رسانی به وسایل بزرگتر استفاده می شود. هر دو نوع قدرت کاربردها و محدودیت‌های خود را دارند، بنابراین ما اغلب باید بین این دو تبدیل کنیم تا استفاده از آنها را به حداکثر برسانیم.

اینورتر وسیله ای است که برای تبدیل بین جریان مستقیم (DC) و جریان متناوب (AC) استفاده می شود.

جریان مستقیم اسیلوسکوپ

اگر از یک اسیلوسکوپ برای مشاهده سیگنال این دو نوع توان استفاده کنید، خواهید دید که جریان مستقیم در حداکثر ولتاژ خود می نشیند و در یک خط مستقیم ادامه می یابد. این به این دلیل است که جریان مستقیماً فقط در یک جهت جریان دارد و به همین دلیل به آن جریان مستقیم می گویند. کمی شبیه رودخانه یا کانال است، همیشه در اوج است و در یک جهت جریان دارد.

الگوی اسیلوسکوپ جریان متناوب

اگر از یک اسیلوسکوپ برای نگاه کردن به جریان متناوب استفاده کرده باشید، الگویی شبیه موج را خواهید دید که در آن ولتاژ بین دو ولتاژ اوج خود در نیمه مثبت و نیمه منفی چرخه آن متناوب است. این به این دلیل است که جریان به عقب و جلو می رود. کمی شبیه جزر و مد اقیانوس است که در آن به حداکثر جزر و مد و حداکثر جزر و مد می رسد و جریان آب جهت بین اینها را به اوج تغییر می دهد.

بنابراین یک اینورتر به سادگی از DC به AC تبدیل می کند و این یک اختراع بسیار مفید است. همچنین می توانید با استفاده از یکسوساز از AC به DC تبدیل کنید و یافتن هر دوی این موارد در برخی دستگاه ها رایج است. اگر می خواهید در مورد برق بیشتر بدانید، ویدیوی قبلی ما را در مورد چگونگی کارکرد برق تماشا کنید

برنامه های کاربردی اینورتر

یک کاربرد معمول و نسبتاً ساده خرید اینورترها در آرایه‌های فتوولتائیک است، زیرا برق DC تولید می‌کنند، اما لوازم خانگی شما از برق AC استفاده می‌کنند، بنابراین برای استفاده از آن باید تبدیل شود. شما همچنین می توانید اینورترهای قابل حمل را برای خودروی خود خریداری کنید که به شما امکان می دهد از باتری خودرو برای تامین انرژی لوازم خانگی کوچک استفاده کنید.

روش کمی پیچیده‌تر استفاده از آن‌ها زمانی است که در درایوهای فرکانس متغیر (VFD) که با نام درایوهای سرعت متغیر (VSD) شناخته می‌شوند، برای کنترل سرعت، گشتاور و جهت موتورهای AC برای دستیابی به کنترل بسیار دقیق که در مصرف انرژی نیز صرفه‌جویی می‌شود، ادغام می‌شوند. اینها را روی فن ها، پمپ ها و کمپرسورها و اساساً هر تجهیزاتی که می چرخد پیدا خواهید کرد. آنها در تمام صنایع و به طور گسترده در سیستم های برای املاک صنعتی و تجاری استفاده می شوند.

در این برنامه، اینورتر با یک یکسوساز جفت می شود و برق AC وارد شده به DC تبدیل می شود، سپس به AC برمی گردد، اما کنترل کننده ها فرکانس الگوی موج سینوسی را تغییر می دهند.

با دستکاری این، رفتار موتورها را می توان دقیقاً کنترل کرد، و بنابراین هنگامی که به یک فن، پمپ یا کمپرسور متصل می شود، می توان آن را نیز دقیقاً کنترل کرد.

تا حدی این است که واحد کندانسور اینورتر دارای یک حلقه کنترل بسیار هوشمندانه است که بار خنک کننده را اندازه گیری می کند و سپس سرعت موتور را تغییر می دهد که سرعت کمپرسور اسکرول را تغییر می دهد و خنک کننده را افزایش یا کاهش می دهد. ظرفیت مطابقت با بار و دستیابی به کنترل دقیق دما و همچنین صرفه جویی در انرژی.

اینورترها چگونه کار می کنند

مدار ساده اینورتر با استفاده از سوئیچ ها - اینورترها چگونه کار می کنند

اجازه دهید مدار ساده شده ای را در نظر بگیریم که در آن منبع DC برای تغذیه بار AC استفاده می شود. برای تبدیل DC به AC 4 سوئیچ وجود دارد. سوئیچ ها با هم جفت می شوند تا سوئیچ های 2 و 3 با بسته شدن 1 و 4 باز شوند و بالعکس. این جریان را از طریق بار در جهت متناوب وادار می کند، بنابراین بار یک جریان متناوب را تجربه می کند حتی اگر از منبع DC باشد.

اگر سوئیچ های 2 و 3 بسته شوند و سوئیچ های 1 و 4 باز شوند، این باعث می شود که جریان از سمت راست لامپ عبور کند.

اگر کلیدهای 1 و 4 بسته شوند و 2 و 3 باز شوند، این امر باعث می شود که جریان از سمت چپ لامپ عبور کند.

بنابراین می توانید ببینید که یک منبع جریان مستقیم وجود دارد اما لامپ یک جریان متناوب را تجربه می کند.

لامپ این را به عنوان یک موج سینوسی نمی بیند، اما تغییر ناگهانی تنها منجر به یک موج مربعی می شود. گوشه های تیز موج مربعی می تواند به تجهیزات الکتریکی آسیب برساند، بنابراین باید آنها را صاف کرد.

سوئیچینگ نیز برای انسان بسیار سریع است، اگر برقی را که در پریزهای برق خانه خود دریافت می کنید در نظر بگیرید، بسته به اینکه در کجای جهان هستید، 50 یا 60 هرتز تامین می شود. این بدان معناست که جریان باید 50 یا 60 بار در ثانیه جهت خود را معکوس کند.

برای دستیابی به سرعت سوئیچینگ مورد نیاز، مهندسان از قطعات الکترونیکی خاصی مانند دیودها، ماسفت ها و غیره استفاده می کنند.

بیایید یک مثال قدرت 3 فاز برای یک موتور در نظر بگیریم. می بینید که این مدار دارای یک منبع DC و یک بار AC است و برای تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب، دسته ای وجود دارد که به یک کنترلر متصل می شوند. این کنترلر یک سیگنال به هر ارسال می کند که به آن می گوید چه زمانی باز و بسته شود. این با هم جفت می شوند.

انیمیشن سوئیچینگ اینورتر هنگامی که مدار روشن می شود، می توانید ببینید که کنترل کننده جفت های را سوئیچ می کند تا جریان برای مدت زمان مشخصی از آنها عبور کند تا موتور جریان متناوب را تجربه کند، در این مثال، جریان متناوب در 3 فاز است. .

نحوه استفاده از اینورترها برای کنترل سرعت موتور

متوجه می‌شویم که آنها در واقع چندین بار در هر چرخه به‌صورت ضربانی باز و بسته می‌شوند. این به عنوان مدولاسیون عرض پالس شناخته می شود.

اتفاقی که می افتد این است که چرخه به چندین بخش کوچکتر تقسیم شده است، و کنترلر می گوید که در طول هر بخش چقدر باید بسته شود.

با باز و بسته کردن سوئیچ ها در طول زمان های مختلف در طول هر بخش از هر چرخه، می توانند اجازه دهند مقادیر متفاوتی از جریان از مدار و موتور عبور کند.

نتیجه آن این است که توان متوسط روی هر بخش منجر به یک الگوی موج سینوسی می شود. هرچه این چرخه به بخش های بیشتری تقسیم شود، موج سینوسی صاف تر خواهد بود و موج سینوسی واقعی AC نزدیک تر خواهد بود.

موتور مقدار متوسط را می بیند و بنابراین جریان متناوب موج سینوسی را تجربه می کند.

انیمیشن مدولاسیون عرض پالس چگونه اینورتر کار می کند

مدولاسیون عرض پالس

کنترلر می تواند مدت زمان باز بودن را تغییر دهد تا فرکانس و طول موج را افزایش یا کاهش دهد تا سرعت، گشتاور و جهت موتور را کنترل کند و با چند حلقه کنترل اضافی می توان از آن برای مطابقت دقیق بارگذاری مورد نیاز برای ارائه دقیق استفاده کرد.
منبع:theengineerin