تبلیغات
مهندسی برق - اینورتر

ارتقا رشد علمی و خدمات آموزش هر چه بهتر ارزوی ماست.کلیه پروژه ها و پایان نامه های تحقیقاتی و خصوصا مهندسی برق انجام می شود

اینورتر

نویسنده :omid shamsara
تاریخ:جمعه 13 آذر 1394-05:10 ب.ظ

اینورتر یك دستگاه الكتریكی است كه می تواند جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل كند. با استفاده از ترانسفورماتورها ، سوئیچ ها و مدارات كنترل ، AC تبدیل شده می تواند هر مقدار ولتاژی و فركانسی داشته باشد. اینورترهای استاتیك قطعات متحرك ندارند و در رنج وسیعی از كاربردها استفاده می شوند. از منابع تغذیه سوئیچینگ در كامپیوترها تا كاربردهای جریان مستقیم ولتاژ بالای تاسیسات الكتریكی برای انتقال عمده توان. اینورترها معمولا برای تغذیه توان AC از منبع DC استفاده می شود مثل پنل خورشیدی یا باتری ها. اینورترهای الكتریكی اسیلاتورهای الكتریكی توان بالا هستند. علت نامگذاری این است كه قبلا برای تبدیل كردن DC به AC از مبدل های AC به DC به صورت معكوس استفاده می شد. اینورتر عمل مخالف تابع یكسوساز را انجام می دهد.

شرح و توصیف :

یك ترانسفورمر منبع AC را به هر ولتاژ مطلوب تبدیل می كند ، اما در همان فركانس . اینورترها ، به علاوه یكسوسازهای DC ، می تواند برای تبدیل از هر ولتاژ ، AC یا DC ، به هر ولتاژ دیگر ، ACیا DC ، در هر فركانس مطلوب طراحی شود. توان خروجی هرگز از توان ورودی تجاوز نمی كند ، اما راندمان می تواند زیاد باشد ، با یك نسبت از توان اتلافی به عنوان گرمای تلف شده .

در یك مدار اینورتر ساده ، منبع DC از طریق سر وسط سیم پیچ ورودی به یك ترانسفورمر متصل می شود. یك كلید به سرعت بین سیم پیچ های بالا و پایین سوئیچ می شود تا جریان منبع DC  به صورت متناوب از طریق یك سر سیم پیچ اولیه و سپس از دیگری جاری شود. تناوب جریان در سیم پیچ اولیه ترانسفورمر در سیم پیچ ثانویه جریان متناوب (AC) تولید می كند.

نوع الكترومكانیكی تجهیزات سوئیچینگ شامل دو اتصال ثابت و یك اتصال متحرك با نگهدارنده فنری است. فنر اتصال متحرك را خلاف جهت یكی از اتصالات ثابت نگه می دارد و یك آهنربای مغناطیسی اتصال متحرك را به سمت اتصال ثابت مخالف می كشد. جریان آهنربای مغناطیسی با عمل سوئیچ قطع می شود. به طوری كه كلید دائما و به سرعت بین سیم پیچ های بالا و پایین سوئیچ می شود. این نوع كلید اینورتر الكترومغناطیسی ، ویبراتور یا بیزر نامیده می شود ، كه قبلا در رادیوهای لامپی اتومبیل استفاده می شد. مكانیزمی مشابه در زنگ درها ، بیزرها و سرنگ خالكوبی استفاه شده است. هنگامی كه آنها در حال در دسترس بودن با توان نامی مناسب بودند ، ترانزیستورها و انواع مختلف دیگر سوئیچ های نیمه هادی در طراحی مدارات اینورتر وارد شدند.

طراحی های پیشرفته:

پیكره بندی های مختلفی برای مدارات قدرت وجود دارد و راه حل های مختلفی در طراحی اینورتر استفاده می شود. روش های مختلف طراحی كه ممكن است كما بیش اهمیت داشته باشد ، به این كه اینورتر برای چه مقصودی طراحی شده است ، بستگی دارد. برامد كیفیت شكل موج به روش های زیادی می تواند مرتب شود. خازن ها و سلف ها می توانند برای فیلتر كردن شكل موج استفاده شوند. اگر طراحی شامل یك ترانسفورمر باشد ، فیلتر می تواند به اولیه یا ثانویه ترانسفورمر یا به هر دو سمت آن اعمال شود. فیلتر پایین گذر برای اجازه عبور دادن به مولفه اصلی شكل موج به خروجی در حین محدود كردن عبور مولفه های هارمونیك به كار برده می شود. اگر اینورتر برای تامین انرژی در فركانس ثابت طراحی شده است ، یك فیلتر تشدید می تواند مورد استفاده قرار گیرد. برای یك اینورتر فركانس متغیر ، فیلتر باید برای فركانسی تنظیم شود كه بالاتر از حداكثر فركانس مولفه اصلی باشد . از آنجایی كه اكثر مصرف كننده ها شامل سلف هستند ، یكسوسازهای فیدبك یا دیود های موازی-معكوس اغلب به دو سر هر یك از سوئیچ های نیمه هادی متصل می شود تا مسیری برای پیك جریان بار القائی موقع قطع سوئیچ ایجاد كند. دیودهای موازی-معكوس تا حدی شبیه دیودهای هرزگرد استفاده شده در مدارات مبدل های AC/DC هستند. تحلیل فوریه نشان می دهد كه یك شكل موج ، مثل موج مربعی ، كه حدودا در نقطه180 درجه غیر متقارن هستند ، فقط شامل هارمونیك های فرد هستند ، سوم ، پنجم ، هفتم و الی آخر. شكل موج هایی كه پله هایی با عرض های معین و سعود و نزول محو دارند ، هارمونیك های اضافی را حذف می كنند. برای مثال با اضافه كردن یك پله صفر ولت بین قسمت های مثبت و منفی موج مربعی ، همه ی هارمونیك هایی كه بر 3 بخش پذیر هستند ، حذف می شوند و فقط هامونیك های پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و ... باقی می ماند. عرض مورد نیاز برای پله ها یك سوم پریود هر پله مثبت یا منفی و یك ششم پریود هر پله صفر ولت است. تغییر موج مربعی توضیح داده شده در بالا یك مثال از مدولاسیون پهنای باند (PWM) است. مدولاسیون ، یا رگولاسیون عرض یك پالس موج مربعی اغلب به عنوان متودی از رگوله كردن یا تنظیم ولتاژ خروجی اینورتر است. زمانی كه كنترل ولتاژ لازم نیست ، یك عرض پالس ثابت می تواند برای كاهش یا خذف كردن هارمونیك مورد نظر انتخاب شود. تكنیك حذف هارمونیك معمولا روی پایین ترین هارمونیك ها ( از لحاظ فركانسی ) به كار برده می شود چون فیلترینگ در فركانس های بالاتر موثرتر از فركانس های پایین است. طرح های كنترلی Multiple pulse-width یا carrier based PWM شكل موج هایی را ارائه می دهد كه با پالس های كم عرض زیادی تركیب شده اند. فركانس به نمایندگی از تعداد پالس های باریك در ثانیه ، فركانس سوئیچینگ یا فركانس كریر نامیده می شود. این طرح های كنترلی اغلب در اینورترهای كنترل موتورهای فركانس متغیر استفاده می شوند زیرا رنج وسیعی از ولتاژ و فركانس خروجی را قابل تنظیم می كنند در حین بهتر كردن كیفت شكل موج. اینورترهای چند سطحی روش دیگری را برای حذف هارمونیك ها ارائه می كنند. اینورترهای چند سطحی شكل موجی را در خروجی ایجاد می كند كه چندین پله مجزا از سطوح مختلف ولتاژ را ارائه می كند. برای مثال ممكن است كه چند موج سینوسی را با داشتن ورودی های جریان مستقیم در دو سطح ولتاژ یا ورودی های مثبت و منفی با زمین مركزی ایجاد كند. با اتصال ترمینال های خروجی اینورتر به ترتیب بین مثبت و زمین ، مثبت و منفی ، زمین و منفی ، سپس هر دو به زمین ، یك شكل موج پله ای در خروجی اینورتر تولید می شود. این مثالی از اینورتر سه سطحی است : دو ولتاژ و یك زمین.

کاربرد به عنوان منبع تغذیه DC :

یك اینورتر الكتریسیته ی DC را از منابعی از قبیل باتری ها ، پنل خورشیدی یا پیل های سوختی به الكتریسیته AC تبدیل می كند. برق تولیدی می تواند هر مقدار مورد نیاز باشد. در اصل می توان از اینورتر برای راه اندازی تجهیزات AC به عنوان كاربرد اصلی استفاده كرد یا آن را برای تهیه ولتاژ مطلوبی یكسو كرد. اینورترهای Grid tie می توانند انرژی را به شبكه ی توزیع برگشت دهند زیرا جریان متناوب را با همان شكل موج و فركانس اعمالی به شبكه ی توزیع تهیه می كنند. همچنین می توانند در صورت تاریكی بصورت اتوماتیك خاموش شوند. میكرو اینورترها جریان مستقیم یك پنل خورشیدی را برای اعمال به شبكه الكتریكی به جریان متناوب تبدیل می كند.

منبع تغذیه وقفه ناپذیر:

یك منبع تغذیه وقفه ناپذیر (UPS) از چند باتری و یك اینورتر برای تغذیه توان AC زمانی كه منبع اصلی در دسترس نیست ، استفاده می كند. موقعی كه منبع اصلی به مدار بازگشت ، یك یكسوساز برای شارژ مجدد باتری ها از منبع اصلی استفاده می شود.

گرمكن القائی

از اینورتر ها برای بالا بردن فركانس برق اصلی جهت استفاده در گرمكن القائى استفاده می شود. برای اینكار ابتدا برق اصلی با به DC تبدیل كرده و سپس بوسیله اینورتر برق DC را به AC با فركانس بالاتر تبدیل می كنند.


اینورترها منبع فركانس پایین
AC اصلی را به فركانسی بالاتر برای استفاده در گرمكن القائی تبدیل می كند. سپس اینورتر منبع DC را به منبع AC فركانس بالا تبدیل میكند.

درایوهای فركانس متغیر

استفاده از باتری و اینورتر بعنوان منبع تغذیه اضطراری (یو پی اس) جهت تامین برق AC زمانی كه برق اصلی در دسترس نیست. وقتی كه برق اصلی مجددا برقرار شد ، از یكسو كننده برای شارژ كردن باتری ها استفاده می شود

درایوهای الكتریكی وسیله نقلیه

در حال حاضر از اینورتر جهت كنترل قدرت كشش موتور در برخی وسایل نقلیه برقی مانند قطار برقی و همچنین برخی از خودروهای الكتریكی و هیبریدی مانند تویوتا Prius استفاده می شود. به طور خاص پیشرفت های مختلف انجام شده در تكنولوژی اینورترها به خاطر كاربرد آنها در وسایل نقلیه برقی است. در وسایل نقلیه مجهز به ترمز احیا كننده، اینورتر همچنین انرژی خود را از موتور (كه در این جا به عنوان یك ژنراتور عمل می كند) گرفته و آن را در باتری ها ذخیره می كند.

درایو فركانس متغیر یا VFD یك سیستم برای كنترل كردن سرعت چرخش یك موتور AC با كنترل كردن فركانس برق اعمال شده به موتور الكتریكی است. اینورتر وظیفه كنترل برق را بعهده می گیرد. در اغلب موارد ، درایو فركانس متغیر شامل یك یكسوساز است به طوری كه برق DC مورد نیاز اینوتر از برق AC اصلی تامین می شود. از آنجا كه در اینجا اینورتر یك عنصر اصلی است، بعضی اوقات درایو فركانس متغیر به نام درایو اینورتر یا كلا اینورتر نامیده می شود.

از نظر كاربرد اینورترها به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. برای راه اندازی پمپ ها، فن ها،آسانسور،جرثقیل، نوارهای نقاله ، دستگاههای اكسترودر و...... از اینورتراستفاده می شود. برای پمپ و فن از اینورترهای با گشتاور متغیر و برای آسانسورونوار نقاله و جرثقیل از اینورتر با گشتاور ثابت و برای اكسترودرها از اینورتر با فیدبك PG بهره برداری میكنند.دیگر كاربردهای آن به صورت زیر است:

تهویه مطبوع :

یك تهویه مطبوع ساخته شده با اینورتر از یك درایو فركانس متغیر برای كنترل سرعت موتور و كمپرسور استفاده می كند.

انتقال انرژی به روش HVDC

در انتقال برق به روش HVDC (انتقال مقدار زیادی انرژی در مسافت‌های زیاد و با تلفات كم)، ابتدا برق AC به برق DC با ولتاژ بالا تبدیل شده و به مكان دیگری منتقل می شود. سپس در محل دریافت، به كمك اینورتر آن را به برق AC تبدیل می كنند.

درایو فركانس متغیر

درایو فركانس متغیر یا VFD یك سیستم برای كنترل كردن سرعت چرخش یك موتور AC با كنترل كردن فركانس برق اعمال شده به موتور الكتریكی است. اینورتر وظیفه كنترل برق را بعهده می گیرد. در اغلب موارد ، درایو فركانس متغیر شامل یك یكسوساز است به طوری كه برق DC مورد نیاز اینوتر از برق AC اصلی تامین می شود. از آنجا كه در اینجا اینورتر یك عنصر اصلی است، بعضی اوقات درایو فركانس متغیر به نام درایو اینورتر یا كلا اینورتر نامیده می شود.

استفاده از باتری و اینورتر بعنوان منبع تغذیه اضطراری (یو پی اس) جهت تامین برق AC زمانی كه برق اصلی در دسترس نیست. وقتی كه برق اصلی مجددا برقرار شد ، از یكسو كننده برای شارژ كردن باتری ها استفاده می شود

درایوهای الكتریكی وسیله نقلیه

در حال حاضر از اینورتر جهت كنترل قدرت كشش موتور در برخی وسایل نقلیه برقی مانند قطار برقی و همچنین برخی از خودروهای الكتریكی و هیبریدی مانند تویوتا Prius استفاده می شود. به طور خاص پیشرفت های مختلف انجام شده در تكنولوژی اینورترها به خاطر كاربرد آنها در وسایل نقلیه برقی است. در وسایل نقلیه مجهز به ترمز احیا كننده، اینورتر همچنین انرژی خود را از موتور (كه در این جا به عنوان یك ژنراتور عمل می كند) گرفته و آن را در باتری ها ذخیره می كند.

استفاده در پنلهای خورشیدی

پنلهای خورشیدی دارای خروجی DC هستند كه با استفاده از اینورترها این توان تبدیل به AC می‌شود.انواع اینورترها از نظر فاز و شكل موج خروجی: اینورترها از نظر فاز تبدیل به دو نوع عمده تك فاز و سه فاز تقسیم بندی می‌شوند همچنین از نظرشكل موج خروجیشان به چهار نوع زیر تقسیم می‌شوند.

1- خروجی به شكل موج مربعی

 2- خروجی به شكل سینوسی اصلاح شده (معمولی)3

- خروجی به شكل سینوسی اصلاح شده (پله ای)

 4- خروجی به شكل سینوسی خالص

 

مناسب برای جوشكارى انواع فولاد و خصوصاً جوشكارى آلومینیوم

در گذشته دستگاههاى جوشكارى بر پایه ترانسفورماتور بوده اند .عملكرد ترانسفورمرها درفركانس 50 یا 60 هرتز معمولاً نا كارآمد مى باشد . گرماى زیادى در ترانسفورمر تولید شده وترانسفورمر نیز باید نسبتاً بزرگ و سنگین باشد . بخش مهمى از انرژى ، صرف گرم كردن ترانسفورمر و فضاى اطراف آن مىشود . ترانسفورمر قدرت اصلى كه با توان 20000 هرتز كار مى كند ، به مراتب بهینه تر وكارآمدتر از انواع 50 هرتزى آن است كه این به معناى كوچك شدن قابل توجه ترانسفورمر مى باشد . بعنوان مثال در مقایسه بادستگاههاى ركتیفایر ترانسفورمرى باحدود 100 تا 200 كیلوگرم وزن ، دستگاههاى مشابه اینورترى حدود 8تا 40 كیلوگرم وزن دارند. بنابراین ازمزایاى سبك و قابل حمل بودن دستگاههاى اینورترى لذت خواهید برد .

دیگر برترى دستگاههاى اینورترى ، بهره ورى اقتصادى آنها مى باشد . بعنوان مثال، مقدار جریان اولیه در یك دستگاه اینورتر

سه فاز با جریان خروجى 200 آمپر، 12 آمپر مى باشد. اما این جریان در مدل هاى ترانسفورمر معمولى حدود 18 آمپر در جریانهاى مشابه است . اگر چه گاهى اوقات در زمینه صرفه جویى در تبدیل سیستم هاى ترانسفورمر به اینورتر اغراق مى شود.

اما میتوان گفت شما بطور سالیانه حداقل % 15 و بسته به سایر شرایط تا % 30 در زمینه نیروى مصرفى ، كاهش هزینه خواهید بسیار یكنواخت و عارى از هرگونه نوسانات DC ورودى به دستگاه ، در سیستم اینورترى به یك AC داشت .

شكل موج خروجی :

كلید در اینورتر ساده ی توضیح داده شده در بالا یك شكل موج ولتاژ مربعی تولید می كند. در عوض موج سینوسی كه شكل موج متداول منبع تغذیه
AC است. با استفاده از تحلیل فوریه ، شكل موج متناوب متشكل از مجموعی از بی نهایت سری از موج های سینوسی است. موج سینوسی كه همان فركانس را دارد به عنوان شكل موج اصلی ، مولفه ی اصلی نامیده می شود. شكل موج های سینوسی دیگر ، هارمونیك نامیده می شوند ، كه شامل یك سری با مضارب صحیح فركانس اصلی هستند. كیفیت شكل موج خروجی اینورتر می تواند برای محاسبه اعوجاج هارمونیكی كل (THD) با استفاده از اطلاعات آنالیز فوریه بیان شود. اعوجاج هارمونیكی كل جذر مجموع مربعات ولتاژ هارمونیك ها تقسیم بر ولتاژ اصلی است.
كیفیت شكل موج خروجی كه از یك اینورتر مد نظر است به مشخصات مصرف كننده وابسته است. بعضی مصرف كننده ها برای كاركرد صحیح به منبع ولتاژ تقریبا سینوسی كامل نیاز دارند. مصرف كننده های دیگر ممكن است با ولتاژ مربعی خیلی خوب كار كنند



داغ کن - کلوب دات کام
نظرات() 
Gladys
دوشنبه 25 اردیبهشت 1396 03:04 ق.ظ
Wonderful work! That is the kind of info that should be shared around the internet.
Shame on Google for no longer positioning this publish
upper! Come on over and seek advice from my website .
Thank you =)
manicure
سه شنبه 5 اردیبهشت 1396 03:56 ق.ظ
I am really inspired along with your writing talents as smartly as with the structure to your weblog.
Is that this a paid subject matter or did
you customize it your self? Anyway stay up the
excellent quality writing, it is uncommon to look a great weblog like this one these days..
BHW
پنجشنبه 24 فروردین 1396 04:40 ق.ظ
Thank you for sharing your info. I truly appreciate your efforts and I
will be waiting for your next write ups thanks once
again.
manicure
جمعه 18 فروردین 1396 11:32 ق.ظ
Wow, marvelous blog layout! How long have you been blogging for?
you made blogging look easy. The overall look of your website is wonderful, let alone the content!
manicure
پنجشنبه 10 فروردین 1396 08:17 ق.ظ
Greetings from Colorado! I'm bored to tears at work so I
decided to check out your blog on my iphone during lunch break.

I enjoy the info you present here and can't wait to take a look when I get
home. I'm surprised at how fast your blog loaded on my cell phone ..
I'm not even using WIFI, just 3G .. Anyhow, fantastic site!
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر




Admin Logo
themebox Logo