اینورتر(Inverter) یک مدار الکترونیک قدرت است که ولتاژ مستقیم(DC) را به ولتاژ متناوب(AC) تبدیل می‌کند. این تبدیل برای کاربردهای مختلف از جمله سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر، منابع تغذیه بدون وقفه(UPS)، وسایل نقلیه الکتریکی و تغذیه موتورها و دستگاه‌های صنعتی بسیار کاربردی است. در این مقاله به بررسی نحوه عملکرد اینورتر، انواع اینورتر و همچنین کاربردهای مختلف آن پرداخته می‌شود.
اینورتر چگونه کار می‌کند؟
مهم‌ترین وظیفه اینورتر، تبدیل ولتاژ مستقیم(DC) به ولتاژ متناوب(AC) می‌باشد. در مدار داخلی اینورترها، از قطعات الکترونیکی مانند ترانزیستورها (ماسفت و IGBT)، دیودها و خازن‌ها استفاده شده است. ابتدا یک ولتاژ DC به عنوان ورودی به اینورتر اعمال می شود، سپس اینورتر با استفاده از کلیدهای الکترونیکی، ولتاژ DC را به دو سطح مثبت و منفی تبدیل می‌کند و بدین ترتیب ولتاژ AC ایجاد می‌شود. این ولتاژ می‌تواند انواع مختلفی از شکل موج‌های AC مانند موج مربعی، موج شبه سینوسی یا موج سینوسی خالص باشد. اینورتر از طریق کنترل دقیق این کلیدهای الکترونیکی می‌تواند دامنه، فرکانس و شکل موج خروجی AC را تنظیم کند.
انواع اینورترها
اینورترها انواع مختلفی دارند که هر کدام برای کاربرد خاصی طراحی شده‌اند و مشخصات منحصر به فردی دارند. در ادامه برخی از انواع رایج اینورترها مورد بررسی قرار گرفته است:
1) اینورتر شبه سینوسی معمولی یا موج مربعی
اینورترهای موج مربعی ساده‌ترین و ابتدایی‌ترین نوع اینورترها هستند. این نوع اینورترها شکل موجی در خروجی تولید می‌کنند که شبیه یک موج مربعی است. این موج مربعی با فرکانس متداول 50 یا 60 هرتز نوسان می‌کند. این نوع اینورترها قیمت پایینی دارند و به دلیل داشتن مقادیر زیاد ناخالصی ولتاژ یا همان هارمونیک ها، برای تغذیه سیستم‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی حساس مناسب نیستند. اما از این نوع اینورترها می توان برای شارژ گوشی، روشن کردن لامپ و یا تلویزیون LED استفاده کرد. در تصویر زیر یک نمونه اینورتر شبه سینوسی را مشاهده می‌فرمایید:
2) اینورتر سینوسی اصلاح شده یا SPWM
اینورترهای موج سینوسی اصلاح شده، دارای خروجی بهتر و با کیفیت‌تر از اینورتر موج مربعی بوده و به منظور تامین برق اکثر لوازم خانگی و الکترونیکی مناسب‌تر هستند. با این حال، به دلیل اینکه خروجی سینوسی کاملا خالص ندارند، ممکن است همچنان مشکلاتی را برای دستگاه‌های خاصی که به کیفیت منبع تغذیه حساس هستند، ایجاد کنند. در تصویر زیر خروجی یک اینورتر SPWM را ملاحظه می‌فرمایید. شکل موج آبی ولتاژ خروجی و شکل موج قرمز جریان خروجی اینورتر می‌باشد:
3) اینورتر تمام سینوسی
اینورترهای موج سینوسی خالص یا تمام سینوسی، تقریبا یک ولتاژ سینوسی خالص مشابه برق شهری را در خروجی خود تولید می‌کنند. این اینورترها بالاترین کیفیت خروجی برق را دارند و تقریباً با همه انواع دستگاه‌های الکترونیکی که با برق شهری کار می‌کنند، سازگار هستند. اینورترهای موج سینوسی خالص به علت عملکرد مطلوب و طول عمر بالا، برای تجهیزات حساس مانند دستگاه‌های پزشکی، سیستم‌های صوتی و موتورهای با سرعت متغیر بسیار مناسب می‌باشند. در تصویر زیر یک نمونه اینورتر تمام سینوسی را مشاهده می‌کنید:
کاربرد اینورتر در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر
اینورترها می‌توانند به صورت متصل به شبکه و یا منفصل از شبکه کار کنند. همچنین اینورترها می‌توانند به صورت خروجی تکفاز یا سه فاز طراحی و ساخته شوند. در ادامه دو نوع اتصال پنل های خورشیدی به اینورتر معرفی و بررسی شده است:
الف) اینورتر متصل به شبکه
اینورترهای متصل به شبکه برای اتصال سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر مانند تاسیسات فتوولتائیک خورشیدی (PV) طراحی شده‌اند. این اینورترها خروجی برق متناوب را با فرکانس و ولتاژ شبکه برق تنظیم می‌کنند و اجازه می‌دهند انرژی تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی به شبکه تزریق شود. برق تولیدی اینورترهای متصل به شبکه می تواند به ادارات برق جهت کسب درآمد فروخته شود. همچنین باید توجه داشت که این نوع از اینورتر همیشه به برق متصل بوده و به هیچ عنوان از باتری در این نوع سیستم استفاده نمی‌شود.
ب) اینورتر منفصل از شبکه
از اینورترهای منفصل از شبکه در سیستم‌های برق مستقل که در آن هیچ اتصالی به شبکه برق وجود ندارد، استفاده می‌شود. این اینورترها معمولاً دارای بانک‌های باتری بوده و ورودی آن‌ها از منابعی مانند پنل‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی می‌باشد. اینورترهای منفصل از شبکه برای مکان‌های دور، ویلاها یا مواقع اضطراری که دسترسی به شبکه برق محدود یا در دسترس نیست، لازم و ضروری می‌باشد.
جمع بندی
در این مقاله، ابتدا تعاریف مربوط به اینورتر و نحوه عملکرد آن ارائه شد. در ادامه انواع اینورترها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین نکات مهمی در ارتباط با اینورترهای خورشیدی متصل به شبکه و منفصل از شبکه ذکر گردید. تمامی موارد فوق را به صورت عملی همراه با نکات تجربی دیگر در مورد اینورتر و سایر مدارات الکترونیک قدرت به طور کامل در دوره جامع منبع تغذیه و اینورتر بررسی کرده ایم.
در پایان، ممنون که همراه ما بودید. هر سوال یا ابهامی در مورد مطالب ارائه شده در این مقاله دارید حتما در کامنت ها بنویسید، به تمام سوالات پاسخ داده میشه. اگه انتقاد یا پیشنهادی هم داشتید ممنون میشم با ما در میان بزارید.
منابع: Sunpower UK Fuji Electric
