اهمیت یک اینورتر زیمنس یا مبدل را نمی توان در صنایع مختلف اغراق کرد، زیرا به عنوان یک دستگاه الکتریکی حیاتی عمل می کند که توان را به سطح ولتاژ بالاتر تبدیل می کند. اما سوال این است که اینورتر چگونه کار می کند و کاربرد اینورتر در صنعت چیست. در این مقاله، ما عمیقاً به جزئیات این دستگاه الکترونیکی خواهیم پرداخت تا پاسخ این سؤالات را بیابیم.
اینورتر چیست؟
اینورتر یک ابزار الکترونیکی هوشمند است که جریان ثابت مستقیم (DC) را به توان جریان متناوب (AC) که معمولاً استفاده می کنیم تبدیل می کند. این دستگاه به طور مبتکرانه ورودی را از یک منبع DC مانند باتری یا پنل خورشیدی می گیرد و به طرز ماهرانه ای آن را به برق AC تبدیل می کند که برای کار با مجموعه وسیعی از دستگاه ها و وسایل ضروری است.
مبدل ها در اندازه ها و قابلیت های مختلف در دسترس هستند که متناسب با اهداف خاص طراحی شده اند. آنها می توانند جمع و جور باشند و به راحتی قابل حمل و نقل باشند و از وسایل الکترونیکی شخصی یا لوازم خانگی استفاده کنند. از سوی دیگر، آنها همچنین می توانند قابل توجه تر باشند و به طور یکپارچه در سیستم های قدرت برای محیط های مسکونی، تجاری و صنعتی ادغام شوند. اثربخشی و عالی بودن توان جریان متناوب (AC) تولید شده توسط مبدل ها ممکن است بر اساس نوع و طراحی آنها متفاوت باشد.
در اصل، اینورترها نقشی اساسی در تسهیل استفاده از منابع برق جریان مستقیم (DC) ایفا می‌کنند و از سازگاری با دستگاه‌های AC که در کارهای روزمره خود به آنها تکیه می‌کنیم، اطمینان می‌دهند.
انواع اینورتر
انواع مختلفی از اینورترها وجود دارد که هر کدام به طور خاص برای کاربردها و نیازهای برق مختلف طراحی شده اند. برخی از پرکاربردترین انواع آن به شرح زیر است:
اینورترهای رشته ای
این مبدل ها عمدتاً در سیستم های انرژی خورشیدی متصل به شبکه استفاده می شوند. عملکرد اصلی آنها تبدیل جریان مستقیم (DC) تولید شده توسط پنل های خورشیدی به جریان متناوب (AC) است که می تواند در خانه ها یا مشاغل مورد استفاده قرار گیرد.
میکرو اینورترها
برخلاف اینورترهای رشته ای، میکرواینورترها به جای اتصال به چندین پنل در یک رشته، بر روی هر پنل خورشیدی جداگانه نصب می شوند. این امکان نظارت موثرتر بر عملکرد و بهینه سازی خروجی هر پانل را فراهم می کند.
اینورترهای مرکزی
این مبدل‌های مقیاس بزرگ عمدتاً در نیروگاه‌های خورشیدی در مقیاس کاربردی استفاده می‌شوند. آنها مسئول تبدیل برق DC از چندین آرایه خورشیدی به برق AC هستند که سپس به شبکه برق توزیع می شود. شرکت های مختلفی این نوع مبدل را تولید می کنند که inverter siemens یکی از بهترین آنها محسوب می شود.
مبدل های مبتنی بر باتری
اینها همچنین به عنوان شارژرهای اینورتر شناخته می شوند و برای استفاده در سیستم های انرژی خورشیدی خارج از شبکه یا هیبریدی در نظر گرفته شده اند. این اینورترها علاوه بر هدف رایج که تبدیل برق است، قابلیت شارژ باتری ها را با استفاده از برق AC از منبع خارجی نیز دارند.
مبدل های گرید تای
این مبدل ها به طور خاص برای همگام سازی برق AC تولید شده با شبکه برق طراحی شده اند. آنها معمولاً در سیستم های برق خورشیدی مسکونی یا تجاری برای جبران مصرف برق از شبکه استفاده می شوند.
اینورترهای مستقل
مبدل های مستقل در سیستم های انرژی خورشیدی خارج از شبکه که در آن دسترسی به شبکه برق در دسترس نیست، استفاده می شود. وظیفه آنها تبدیل برق DC تولید شده توسط پنل های خورشیدی یا ذخیره شده در باتری ها به برق AC است که می تواند در برنامه های مستقل مانند خانه های دورافتاده، کابین ها یا RV ها مورد استفاده قرار گیرد.
مبدل های موج سینوسی اصلاح شده
اینورترهایی که یک موج سینوسی اصلاح شده تولید می کنند، یک نسخه ساده شده از برق متناوب را ایجاد می کنند که به عنوان موج سینوسی شناخته می شود. اگرچه معمولاً ارزان‌تر هستند، اما ممکن است باعث ایجاد اعوجاج هارمونیک شوند و ممکن است با برخی از دستگاه‌های حساس الکترونیکی به خوبی کار نکنند.
اینورترهای موج سینوسی خالص
از سوی دیگر، مبدل‌های موج سینوسی خالص، خروجی AC تمیز و بدون تقلب ایجاد می‌کنند که شباهت زیادی به برق ارائه شده توسط شبکه برق دارد. این مبدل ها برای کار با وسایل الکترونیکی و تجهیزات ظریف بدون هیچ گونه خطر یا نقصی عالی هستند.
اینورتر چگونه کار می کند؟
اصل عملیاتی اساسی یک اینورتر شامل چندین مرحله است:
1. اصلاح
در ابتدا برق AC ورودی با استفاده از یکسوساز به برق DC تبدیل می شود. این فرآیند تبدیل معمولاً با استفاده از دیودها انجام می شود که جریان جریان را در یک جهت واحد اجازه می دهد.
2. فیلتر کردن
برق DC تصحیح شده اغلب حاوی عناصر نامطلوب مانند نوسانات ولتاژ یا امواج است. برای صاف کردن خروجی، از یک فیلتر برای کاهش این نوسانات و ایجاد ولتاژ DC پایدارتر استفاده می شود.
3. تبدیل
سپس برق DC فیلتر شده به یک قطعه الکترونیکی معروف به مدار اینورتر هدایت می شود. این مدار شامل کلیدهای قدرت (معمولاً ترانزیستورها یا ترانزیستورهای دوقطبی گیت عایق – IGBT) است که جریان جریان را تنظیم می کند.
4. مدولاسیون عرض پالس (PWM)
مبدل از یک تکنیک هوشمندانه به نام مدولاسیون عرض پالس برای تبدیل توان جریان مستقیم (DC) به سیگنال جریان متناوب فرکانس بالا (AC) استفاده می کند. با تنظیم عرض یا مدت پالس ها، PWM به طور موثر فرکانس خروجی را تنظیم می کند و میزان توان تحویلی را کنترل می کند.
5. خروجی سیگنال AC
متعاقباً، مدار اینورتر سیگنال AC فرکانس بالا را از طریق یک ترانسفورماتور خروجی ارسال می کند که بسته به کاربرد خاص، سطوح ولتاژ را افزایش یا کاهش می دهد. این فرآیند تضمین می‌کند که ولتاژ و فرکانس متناوب حاصل مطابق با نیازهای دستگاه یا سیستم در حال تغذیه است.
6. فیلتر خروجی
مشابه مرحله فیلتر در طول یکسوسازی، سیگنال AC خروجی معمولاً برای حذف هر گونه هارمونیک باقی مانده یا نویز ناخواسته قبل از عرضه به بار، تحت فیلتر قرار می گیرد. این تضمین می کند که برق تحویلی تمیز و عاری از هرگونه اعوجاج نامطلوب است.
کاربرد اینورترها در صنایع
اینورترها به طور گسترده ای برای کنترل الکتروموتورها در ماشین آلات مختلف از پمپ ها، نوار نقاله ها، کمپرسورها، میکسرها و فن ها استفاده می شوند. آنها سرعت و ولتاژ موتور را متناسب با نیازهای عملیاتی خاص تنظیم می کنند. برخی از کاربردهای دیگر مبدل ها به شرح زیر است:
- دستیابی به کنترل سرعت متغیر
- افزایش کنترل دور موتور یا کنترل دور در دقیقه
- فعال کردن شروع و توقف نرم
- ارائه کنترل جهت
- ارتقای بهره وری انرژی
- اطمینان از کنترل دقیق
- یکپارچه سازی انرژی های تجدید پذیر
- درایو فرکانس متغیر (VFD) – درایو زیمنس
- شارژ وسایل نقلیه الکتریکی
- تهویه برق
- سیستم های کشش ریلی
