اینورتر قدرت چیست و چگونه کار می کند؟

پنل‌های فتوولتاییک جریان مستقیم(DC ) تولید می‌کنند، اما جریان بسیاری از تجهیزات الکتریکی یا شبکه سراسری متناوب است. لذا در کاربردهایی که به برق سینوسی نیاز است باید از اینورتر استفاده شود. اینورتر تجهیزی است که یک ولتاژ سینوسی را از یک ولتاژ مستقیم تولید می‌کند. در اینورتر از سوئیچ های الکترونیک قدرت استفاده می شود. ضمناً از نظر تعداد فاز اینورترها به دو دسته اینورتر تکفاز و اینورتر سه فاز تقسیم می‌شوند.

برای دریافت توضیحات و آموزش دقیق تر در مورد اینورتر قدرت می توانید در دوره آموزش برق صنعتی شرکت کنید.

اینورتر تک فاز

در اینورتر تک فاز ولتاژ DC به ولتاژ تکفازACتبدیل میشود. در این اینورتر از 4 سوئیچ الکترونیک قدرت استفاده میشود. فیلترها، مدارات کنترلی و منبعDC از دیگر تجهیزات تشکیل دهنده اینورتر هستند. سوئیچها میتوانند از نوعIGBT یاMOSFET باشند. نمونه‌ای از اینورتر تکفاز در شکل1 ارائه شده است.

شکل1: ساختار مداری اینورتر تک فاز

شکل2: نمونه عملی اینورتر تک فاز

اینورتر سه فاز

برای تولید جریان سه فاز از یک جریانDC از اینورتر سه فاز استفاده می‌شود. ساختار مداری اینورتر سه فاز در ارائه شده است. همانطور که مشخص است اینورتر 6 سوئیچ دارد که با تنظیم زمان روشن و خاموش شدن میتوان جبران سه فاز با اختلاف زمانی 120 درجه تولید کرد. جهت کاهش میزان هارمونیک‌های تولید شده به وسیله‌ی سوئیچ ها و همچنین برای سینوسی‌تر شدن ولتاژ خروجی از فیلترهای سلفی- خازنی استفاده شده است. انواع فیلترها را میتوان برای بهبود کیفیت ولتاژ در خروجی اینورتر نصب کرد . با این وجود انتخاب فیلتر به پارامترهای مختلف از جمله میزان هزینه و کیفیت ولتاژ مورد نیاز بستگی دارد.

شکل3: ساختار اینورتر سه فاز

شکل4: نمونه ی عملی اینورتر سه فاز

در یک دسته‌بندی دیگر اینورترها به دو دسته اینورترهای شبه‌سینوسی و تمام سینوسی دسته‌بندی می‌شوند. منظور از تمام سینوسی و شبه سینوسی ولتاژ خروجی تولید شده توسط اینورتر است. اینورتر در واقع از یک ولتاژDC یک ولتاژAC تولید میکند لذا اینکه ولتاژ خروجی تولیدی تاچه حد سینوسی کامل باشد بسیار حائز اهمیت است. هر چه قدر ولتاژ خروجی از حالت سینوسی خارج شود دارای هارمونیک باشد مشکلات مختلفی را می‌تواند ایجاد کند. به عنوان نمونه در اینورترهای متصل به شبکه موجب تزریق جریان هارمونیکی به شبکه شده و تلفات را افزایش خواهد داد. همچنین در صورتیکه کیفیت ولتاژ خروجی مناسب نباشد در راه اندازی و عملکرد موتورهای دوار مشکل ایجاد خواهد شد. کیفیت ولتاژ خروجی به طور کلی به دو پارامتر بستگی دارد: فیلتر مورد استفاده در خروجی اینورتر و فرکانس سوئیچینگ و روش کنترلی لذا تفاوت اصلی بین اینورترهای شبه سینوسی و تمام سینوسی این موارد میباشد.

اینورترهای تمام سینوسی

اینوترهای تمام سینوسی ولتاژ سنوسی خالص تولید میکنند و دارای تکنولوژی بالاتر و فیلترهای بهتری هستند. این اینورترها معمولا در کنترل بارهایی که دارای موتور هستند مورد استفاده قرار می‌گیرند. مناسب‌ترین شکل موج مورد استفاده برای تجهیزات حساس الکترونیکی، شکل موج سینوسی می باشد. چرا که شکل موج های متناوب غیرسینوسی به دلیل طبیعت خود، حاوی مولفه های فرکانسی بالاتر از 50 هرتز می باشند که در حقیقت به عنوان فرکانس های ناخواسته حکم نویز یا اختلال را داشته و در برخی از موارد موجب اختلال در عملکرد این تجهیزات می گردند. نمونه‌ای از شکل موج یک اینورتر تمام سینوسی درشکل5 ارائه شده است.

شکل5: سوئیچینگ و شکل موج اینورتر تمام سینوسی تک فاز

اینورترهای شبه سینوسی

اینورترهای شبه سینوسی ولتاژ مربعی تولید میکنند و قیمت آنها ارزان است . همچنین تلفات اینورترهای شبه سینوسی از اینورترهای تمام سینوسی معمولا پایین تر است.
در شکل زیر نمونه ای از اینورتر آورده شده است.

در دسته‌بندی بعدی اینورترها به اینورتر متصل به شبکه و جدا یا مستقل از شبکه دسته‌بندی می‌شوند.

اینورترهای متصل به شبکه

اینوترهای متصل به شبکه اول در نیروگاه خورشیدی استفاده می‌شود که خروجی آن به شبکه برق سراسری تزریق می‌شود. فرکانس خروجی اینورتر متصل به شبکه باید با فرکانس برق شهر (۵۰ یا ۶۰ هرتز) برابر باشد. همچنین نباید بین ولتاژ خروجی اینورتر و ولتاژ شبکه اختلاف فاز وجود داشته باشد. سطح ولتاژ اینورتر و ولتاژ شبکه نیز باید برابر باشد. به وسیله سنسورهای مختلفی که درون اینورتر وصل شده است همه این پارامترها به دقت تنظیم می‌شود. اینورترهای متصل به شبکه طوری طراحی شده‌اند که هنگامیکه برق شبکه سراسری قطع می‌شود، برق خروجی آنها نیز قطع شود که این یک استاندارد حفاظتی است. به طور مثال زمانیکه برق شبکه به منظور تعمیرات قطع می‌شود اینورتر نیز باید به طور اتوماتیک خاموش شود تا تکنسین‌ها در حین کار دچار برق گرفتگی نشوند.
اینورتر متصل به شبکه این امکان را به صاحبان واحدهای مسکونی می‌دهد که علاوه بر تولید انرژی تجدید پذیر، در مواقعی که امکان تولید برق خورشیدی وجود ندارد (مثلاً هنگام شب)، نیاز خود را از برق سراسری تأمین کنند و نیازی به بانک باتری نداشته باشند.

اینورترهای مستقل از شبکه

اما نوع دوم مخصوص پکیج برق خورشیدی مستقل از شبکه بوده و خروجی آن به شبکه برق داخلی خانه یا به یک سیستم مستقل متصل می شود.

مطلبی که درمورد اینورتر قدرت خواندید به طور اختصاصی توسط نویسندگان مجتمع فنی و حرفه ای دارالفنون نوشته شده است و استفاده از آن بدون ذکر منبع مجاز نیست.