آشنایی با انواع اینورتر صنعتی

اینورتر ها بر اساس عملکردشان به نام های مختلفی شناخته می شوند اما در مجموع تمامی آنها اما به طور کلی وظیفه اصلی همه آنها، تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب است. اینورترها بر اساس نوع عملکرد جریان خروجی می توانند برای موارد مختلفی مصرف شوند که بر همین اساس نام دستگاه تولید کننده این منبع ولتاژها متفاوت است. ممکن است استفاده از این دستگاه به منظور راه اندازی الکتروموتورها و پمپ ها باشد؛ ممکن است مبدل یک سیستم انرژی خورشیدی باشد و یا ممکن است به منظور انتقال توان استفاده شود. این مقاله تنها به معرفی درایوهای کنترل دور متغیر فرکانس نمی پردازد؛ بلکه شما را با خانواده بزرگ تری آشنا می کند که درایوهای VFD نیز جزئی از آنهاست. برای آشنایی با انواع اینورتر با ما همراه باشید.

انواع اینورتر

اینورتر ها را نیز می توان بر مبنای نوع خروجی تولیدی، نوع بار مصرفی و مواردی از این قبیل به دسته های مختلفی تقسیم بندی کرد. در ادامه به معرفی هرکدام از آنها می پردازیم:

انواع اینورتر بر اساس شکل موج خروجی

خروجی یک اینورتر در حالت ساده می تواند یک موج مربعی باشد که می تواند به حالت سینوسی نزدیک شود. بر همین اساس سه مدل برای شکل موج درایوها در نظر گرفته شده که به معرفی آنها می پردازیم:

اینورتر هایی با شکل موج مربعی

این نوع اینورتر کم تر در صنعت کاربرد دارد؛ اما ساده ترین نوع اینورتر نیست. شکل موج خروجی این نوع اینورتر مربعی است.

اینورتر هایی با شکل شبه سینوسی یا اینورتر های سینوسی اصلاح شده

این مدل در خروجی سیگنالی تولید می کند که شبیه به سینوس است؛ اما با حالت سینوسی کامل، متفاوت است.

اینورتر هایی با شکل سینوسی

این مدل اینورتر ها پرمصرف ترین مدل و پیچیده ترین نوع آن هستند. هزینه ساخت آنها بالاتر و میزان تلفات آنها به شدت کم است. درایوهای VFD یا کنترل کننده های دور موتور از این نوع اینورترها بهره می برند که در آنها از خاصیت PWM استفاده شده است.

انواع اینورتر بر اساس نوع بار (تعداد فاز)

اینورترهای تک فاز برای بارهای تکفاز استفاده می شوند که خود بر دو نوع اند:

اینورتر تک فاز نیم موج

در این نوع دو منبع، دو دیود و دو تریستور داریم. دیودها به منظور فیدبک در مدار استفاده می شوند. ولتاژ منبع برای بار مصرفی به دو بخش مساوی تقسیم می شود. در این مدل ما دو مد عملکردی داریم. زیرا از دو  تریستور  S1  و S2 بهره می گیریم.

اینورتر تک فاز تمام موج

در این حالت یک منبع ولتاژ، چهار دیود فیدبک و چهار تریستور داریم. در حالت نیم موج در هر لحظه یک سوئیچ فعال می شد، اما در حالت تمام موج دو سوئیچ فعال می شود. البته در مجموع در حالت تمام موج نیز دو مد عملکرد داریم.

اینورتر  سه فاز برای بار های سه فاز مورد استفاده قرار می گیرد که خود به دو نوع تقسیم می شود:

اینورتر سه فاز در مد عملکرد 120 درجه

در این مدل در هر لحظه دو تریستور هدایت می شود. مدت هدایت برای همه تریستورها (زاویه آتش) 120 درجه است. این یعنی که یک سوئیچ  به اندازه 120 درجه روشن و 240 درجه بعدی را خاموش است. در نهایت یک شکل موج مربعی شبه سینوسی داریم.

اینورتر سه فاز در مد عملکرد 180 درجه

در این حالت در هر مد سه تریستور فعال می شوند. زمان هدایت این تریستورها180  درجه است. در این حالت شکل موج فاز به صورت سه پله ای است و ولتاژ خط شکل موج شبه مربعی است.

انواع اینورتر بر اساس تعداد سطح خروجی

اینورترها می توانند دارای خروجی های متفاوتی در سطوح ولتاژی مختلف باشند. بر همین اساس می توان آنها را به دو صورت دسته بندی کرد:

اینورتر های دو سطحی

این مدل که مرسوم ترین حالت ممکن است؛ فقط دارای دو سطح ولتاژی در خروجی است که همان ولتاژ پیک مثبت و ولتاژ پیک منفی است. اگر اینورتر شما دارای سطح ولتاژ صفر باشد؛ بازهم یک اینورتر دو سطحی است.

اینورتر های چند سطحی

پیکربندی کلی اینورتر چند سطحی یک ولتاژ سینوسی از چندین سطح از مناطق پررنگ به دست آمده از منبع ولتاژ خازن است.

انواع اینورتر از نظر ارتباط با شبکه

منظور از شبکه، ارتباط اینورترها با شبکه برق است. بر همین اساس به دو دسته تقسیم می شوند:

اینورتر متصل به شبکه

اینورتر متصل به شبکه، اینورتری با قابلیت وارد کردن جریان برق تولیدی از پنل خورشیدی یا توربین بادی به شبکه برق سراسری است. این نوع اینورتر در ساعات طولانی و به صورت مداوم، تحت شرایط تغییر ولتاژ به دلیل تغییرات محیطی کار می کند، بنابراین لازم است امنیت و کیفیت مناسبی داشته باشند.

اینورتر جدا از شبکه

این اینورتر دارای باتری برای ذخیره برق است. به این ترتیب زمانی که منبع برق قطع است، بنابراین می توان از برق باتری آن ها استفاده کرد. به همین دلیل عملکرد آن ها پیوسته و بدون قطعی است.

انواع اینورتر ها بر اساس تکنیک PWM (مدولاسیون پهنای پالس)

اینورتر با PWM تکی)  Single PWM (

در این مدل برای هر نیم چرخه ولتاژ خروجی، یک پالس داریم. پالس گیت سوئیچ های نیمه هادی (تریستورها) با مقایسه دو سیگنال مرجع و حامل شکل می گیرد. فرکانس ولتاژ خروجی توسط فرکانس سیگنال مرجع کنترل می شود. مشکل اصلی این روش وجود هارمونیک بالاست.

اینورتر با PWM چندتایی (MPWM)

مشکل موجود در حالت تکی با استفاده از حالت چندتایی حل شده است. در این مدل در هر نیم چرخه ولتاژ خروجی چندین پالس داریم. مطابق با حالت قبلی، پالس گیت سوئیچ های نیمه هادی (تریستورها) با مقایسه دو سیگنال مرجع و حامل شکل می گیرد.  فرکانس ولتاژ خروجی توسط فرکانس سیگنال مرجع کنترل می شود. از این روش برای کنترل ولتاژ خروجی استفاده می شود.

اینورتر با PWM سینوسی یا SPWM

این مدل پرکاربردترین مدل برای مصارف صنعتی است. زیرا که در مدل های بالایی سیگنال مرجع ما مربعی بود و در این مدل سیگنال مرجع سینوسی در نظر گرفته می شود. پالس گیت سوئیچ های نیمه هادی (تریستورها) با مقایسه دو سیگنال مرجع  سینوسی و حامل مثلثی شکل می گیرد. عرض هر پالس با تغییر دامنه موج مرجع سینوسسی، تغییر می کند تا در نهایت شکل موج خروجی ما مشابه با سیگنال مرجع باشد.

اینورتر با PWM سینوسی اصلاح شده یا MSPWM

در مدل قبلی با دو مسئله مواجه هستیم: یکی زیاد بودن دستگاه های سوئیچینگ )چون باید شکل موج ولتاژ خروجی به ولتاژ مرجع کاملاً نزدیک به سینوسی کامل باشد) و دوم تلفات سوئیچینگ. این دو مورد در مدل MSPWM  اصلاح شده است. پهنای پالس موج با تغییر در شاخص مدولاسیون در نوع قبلی قابل تغییر نیست اما در این مدل به دلیل اینکه سیگنال حامل در فاصله 60 درجه اول و آخر نیم چرخه اعمال میگردد، انجام این کار امکان پذیر بوده و در نهایت هارمونیک ها تا حد زیادی بهبود پیدا می کنند.