تعریف اینورتر در صنایع

تعریف اینورتر:
از اینورتر می توان به صورت مجزا و به تنهایی در مواردی مانند توان خورشیدی یا توان پشتیبان باتری برای کاربردهای خانگی استفاده کرد.

اینورتر توان DC را از باتری ها یا یک منبع DC دیگر می گیرد و آن را به توان AC تبدیل می کند.

یک اینورتر قدرت نیز در سیستم قدرت برای تبدیل توان DC به توان AC در انتهای دریافت یک خط انتقال HVDC به کار می رود. این نوع اینورتر به عنوان اینورتر متصل به شبکه شناخته می شود.

قبل از آنکه اینورتر اختراع شود، یک مجموعه موتور-ژنراتور و مبدل چرخان برای تبدیل توان DC به توان AC به کار می رفت.

اصطلاح مهندسی اینورتر را اولین بار «دیوید پرینس» (David Prince) در سال 1925 در مقاله ای 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 1925 استفاده می شد.

مبدل های چرخان بهعنوان یکسوکننده مورد استفاده قرار گرفتند تا زمانی که دیود مورد استفاده قرار نگرفته بود به کار می رفتند.

این نوع تبدیل DC به AC به «چرخش معکوس» معروف شد. پس از اختراع سوئیچ های الکترونیک قدرت، عصر جدید مبدل ها آغاز شد و کاربردهای اینورتر را افزایش داد. این امر به پیشرفت و بهبود اینورترها انجامید.

اینورتر چگونه کار می کند؟
نحوه عملکرد اینورتر را با یک مثال بیان می کنیم. فرض کنید یک لامپ به باتری متصل شده است و به همراه آن یک مسیر بسته را می سازد.

بنابراین، جریان از لامپ عبور خواهد کرد. لامپ دو ترمینال دارد که A و B هستند. ترمینال مثبت و منفی باتری، نیز به ترتیب به ترمینال های A و B متصل هستند و لامپ روشن می شود. در ادامه، ترمینال های باتری را با یکدیگر تعویض می کنیم.

در این شرایط نیز لامپ روشن می شود. اما چرا در این دو حالت، با وجود تغییراتی که دادیم، نتیجه تغییری نکرده است؟

در اینجا یک چیز فرق کرده و آن جهت جریان AC است. اکنون تصور کنید که می توانید باتری را 50 یا 60 دور در دقیقه بچرخانید. چه اتفاقی می افتد؟

جهت 50 یا 60 بار تغییر می کند. این دقیقاً مشابه توان AC و فرکانس 50 یا 60 هرتز است. این مثال تنها برای درک اصول عملکرد یک اینورتر است.

در عمل، اینورتر هرگز اینچنین کار نمی کند و بخش متحرکی ندارد. در واقع، اینورتر از کلید های الکترونیک قدرت، مانند IGBT و ماسفت بهره می برد. تعداد سوئیچ ها به نوع اینورتر بستگی دارد. نمودار مدار یک اینورتر تمام موج تک فاز در شکل زیر نشان داده شده است.

همان طور که می بینیم، در شکل بالا چهار سوئیچ یا کلید وجود دارد. منبع DC و بار نیز در شکل مشخص شده اند.

وقتی کلیدهای S1 و S2 روشن (ON) باشند، کلیدهای S3 و S4 خاموش (OFF) هستند و جهت جریان گذرنده از بار در این شرایط مثبت است. در این حالت، نیم سیکل مثبت خروجی AC را خواهیم داشت.

در ادامه، کلیدهای S3 و S4 روشن می شوند و کلیدهای S1 و S2 خاموش. جریان در این حالت در جهت مخالف است و نیم سیکل منفی خروجی AC را خواهد ساخت.

زمان ON و OFF شدن کلید ها فرکانس خروجی را تعیین می کند. خروجی اینورتر یک شکل موج مربعی است. از فیلترها نیز برای تولید یک شکل موج سینوسی استفاده می شود.