اینورتر (Inverter) چیست ؟

اینورتر چیست ؟

اینورتر یا مبدل جریان مستقیم به متناوب (به انگلیسی: Inverter) یک دستگاه الکترونیک قدرت است و به دستگاهی گفته می‌شود که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می‌کند. فرکانس، ولتاژ و توان تولیدی اینورتر می‌توانند به مقادیر دلخواه تنظیم شوند.

به نوعی از کنترل‌کننده‌های دور (سرعت) و راه‌انداز موتور که با تغییر هم‌زمان فرکانس و ولتاژ اعمالشده به الکتروموتور، کار می‌کنند نیز اینورتر، یا VFD گفته می‌شود (Variable Frequency Drive). در این تغییر، نسبت ولتاژ به فرکانس باید ثابت بماند؛ اگر نه، کار موتور دچار اختلال می‌شود. . در ساده‌ترین حالت، خروجی اینورترها یک موج مربعی است که می‌توان با استفاده از فیلتر آن را به موج سینوسی تبدیل کرد. در حالت پیشرفته و بهینه‌تر، خروجی اینورتر به‌صورت شکل موج PWM است. اینورترها می‌توانند تک‌فاز یا سه‌فاز باشند. در واقع، کار این مبدل‌ها برعکس کار یکسوکننده‌ها است.

اینورترها قطعات متحرک ندارند و در گسترده‌ای از کاربردها استفاده می‌شوند؛ مثلاً از اینورترها برای تأمین جریان AC از منابع DC مانند پانل‌های خورشیدی یا باتری یا تبدیل جریان برق شهر به جریان DC در منابع تغذیه و دستگاه‌های جوش اینورتری استفاده می‌شود. بدون اینورترها، پیاده‌سازی خودروهای برقی گستردگی کاربردی امروز را نمی‌داشت.

ویژگی های اینورتر

کاهش انرژی مصرفی و لذا کاهش هزینه برق، کاهش جریان راه اندازی و در نتیجه طولانی شدن عمر موتور ، امکان تغییر سرعت موتور، امکان تغییر جهت حرکت موتور، داشتن حفاظت در برابر اضافه بار، امکان کار موتور در شرایطی که ولتاژ ورودی متغیر است، امکان کنترل از راه دور، ایجاد سرعت بیشتر از سرعت نامی موتور، برنامه ریزی کردن حرکت.

• ذخیره کردن انرژی تا ۵۰% در نتیجه کاهش مصرف انرژی (کاهش مصرف برق)
• نبودن شوک راه اندازی در نتیجه کاهش جریان راه اندازی (افزایش طول عمر موتور)
• فراهم کردن امکان تغییر سرعت موتور
• ایجاد سرعت بیشتر از سرعت نامی موتور
• برنامه ریزی حرکت
• امکان تغییر جهات حرکت موتور
• حفاظت داشتن در مقابل اضافه بار
• کار کردن موتور حتی با وجود ولتاژ ورودی متغیر
• امکان کنترل از راه دور

مزایای استفاده از اینورتر

• تنظیم کننده سرعت موتور (کنترل دور)
• تغیر دهنده جهت دور به راحتی و بدون نیاز به کنتاکتور
• روشن و خاموش نمودن موتور بدون نیاز به قطع و وصل برق اصلی
• کاهش ضربه های مکانیکی و در نتیجه افزایش طول عمر مفید قسمت مکانیکی (بیشتر شدن عمر مفید قطعات مکانیکی)
• حفاظت موتور در مقابل افزایش ولتاژ و جلوگیری از آسیب دیدن موتور

از اینورترها در سه ناحیه استفاده می شود:

1. فعالیت های گشتاور ثابت مانند میکسرها، اکسترودرها، نوارهای نقاله و غیره
2. فعالیت های توان ثابت مانند کشش و دستگاه های ماشینی
3. فعالیت های گشتاور متغیر مانند فن و پمپ

دلیل نام‌گذاری اینورتر

دلیل نام‌گذاری اینورتر (معکوس‌گر)، این است که آن برق DC را به AC تبدیل می‌کند. کاربرد دیگر اینورترها (یا درایو AC)، کنترل سرعت موتور AC سه‌فاز است بدون آنکه توان و گشتاور موتور کاهش یابد. اینورترها در ظرفیت‌های مختلف ساخته می‌شوند مثلاً برای یک موتور با توان ۲۰ اسب بخار باید از اینورتر ۲۰ اسب بخار استفاده کرد.

اینورترها به دو دسته تک‌فاز و سه‌فاز تقسیم می‌شوند. برای اینورترهای با توان بالای ۳ اسب بخار فقط از ورودی سه‌فاز استفاده می‌گردد.

برخی از اینورترهای با توان کم دارای هشداری مبنی بر عدم استفاده از آن‌ها برای روشن کردن لامپهای فلورسنت معمولی هستند. دلیل این هشدار این است که خازن تصحیح توان لامپ به صورت موازی با لامپ وصل شده‌است. با برداشتن خازن مشکل رفع خواهد شد.

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، از برتری‌های استفاده از اینورتر هستند. 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.

انواع اینورتر

اینورتر میتواند بر اساس فاکتورهای متفاوت مانند موج خروجی، منبع، نوع سیم بندی و ... به انواع مختلفی تقسیم شود.

1. اینورتر موج مربع: شکل موج خروجی ولتاژ برای این نوع اینورتر به شکل مربع است. این نوع اینورتر در بین انواع اینورترها، کمترین استفاده را دارد زیرا اکثر لوازم خانگی بر اساس شکل موج سینوسی طراحی شده اند. اگر به وسیله ای که بر اساس ولتاژ با موج سینوسی کار میکند، ولتاژ موج مربعی بدهیم، دستگاه آسیب میبیند. این نوع اینورترها ارزان قیمت هستند اما همانطور که گفته شد موارد استفاده از آن ها نیز خیلی کم است. این نوع اینورترها اغلب برای دستگاه هایی با طراحی ساده که از موتور یونیورسال استفاده میکنند، مورد استفاده قرار میگیرد.
2. اینورتر موج سینوسی: شکل موج ولتاژ خروجی این نوع اینورتر به شکل سینوس است و نکته مهم و مزیت اصلی این نوع اینورتر است زیرا تقریبا تمام وسایل خانگی مورد استفاده با استفاده از موج سینوسی کار میکنند، پس این نوع اینورتر بهترین خروجی را میدهد همچنین اطمینان داریم که دستگاه ها به طور صحیح کار میکنند. این نوع اینورترها گران قیمت هستند اما بیشترین استفاده را نیز دارند.
3. اینورتر موج سینوسی اصلاح شده: ساختار این نوع اینورتر، پیچیده تر از اینورتر موج مربعی است اما نسبت به اینورتر موج سینوسی ساختار ساده تری دارد. خروجی این نوع اینورتر نه کاملا شیبه سینوس است و نه کاملا شبیه مربع و درواقع چیزی بین این دو است.

تفاوت اینورتر و درایو

اینورتر و درایو ، اینورتر در بازار به غلط به اسم درایور هم شناخته میشود. علت آن این است که قبل از اینکه کنترل دور موتور AC وجود داشته باشد، همه پروژه های کنترل دور با موتور DC انجام میشد. کنترل دور موتور DC به دو صورت انجام میشود:

مقاومت متغیر: به این صورت است از طریق کم و زیاد کردن ولتاژ، سرعت موتور کنترل میشود. مثلا به موتور 24 ولت، برق 12 ولت بدهیم. عمل کم و زیاد کردن ولتاژ از طریق یک مقاومت متغیر انجام میشود. در این حالت افت گشتاور زیاد است. مثلا اگر سرعت خیلی کم بشود، متور قدرت لازم برای حرکت را نخواهد داشت.

درایور: از طریق روشن و خاموش کردن های زیاد موتور، عمل کنترل دور انجام میشود. به این روش اصطلاحا روش PWM گفته میشود. این کار توسط یک برد الکترونیکی به نام درایور انجام میشود. این روش نسبت به حالت قبل افت گشتاور کمتری خواهد داشت.

از آنجا که در گذشته تنها وسیله کنترل دور موتور درایور بوده و اینورتر نیز عمل کنترل دور موتور را انجام میدهد، به همین علت در بازار به غلط به اینورتر، درایور نیز گفته میشود. درایور مخصوص کنترل دور موتور DC است و اینورتر مخصوص کنترل دور موتور AC است. درایور ماهیت برق را تغییر نمیدهد و فقط با ولتاژ و جریان بازی میکند اما اینوتر علاوه بر بازی با ولتاژ و جریان، ماهیت برق را از طریق کنترل فرکانس تغییر میدهد.

تفاوت کنترلر با اینورتر و درایور

اینوتر و درایور عملی را انجام میدهند اما در مورد آن تصمیم گیری نمیکنند. کنترلر تحت شرایطی که از قبل برای آن تعریف شده، تصمیم میگرید که هر بار چه فرمانی به اینورتر و درایور بدهد تا آن ها با توجه به فرمان داده شده از طرف کنترلر عمل کنترل دور موتور را انجام دهند. به عنوان مثال در یک خودرو فرد راننده نقش کنترل را دارد و پدال ها نقش اینورتر و درایور را دارند.