اینورتر خروجی تک فاز یک دستگاه الکترونیکی است که برای تبدیل برق جریان مستقیم (DC) به جریان متناوب تک فاز (AC) طراحی شده است. به عبارت دیگر، انرژی الکتریکی را از یک منبع DC مانند باتری، پنل خورشیدی یا منبع تغذیه DC می گیرد و یک شکل موج سینوسی منفرد از برق AC تولید می کند. در ادامه وب سایت هیوا نیرو با اصول کار اینورتر تک فاز آشنا خواهید شد.
اصل کار اینورتر خروجی تک فاز
یکی از کاربردهای مهم اینورترها این است که می توان از آنها برای تنظیم دور موتورهای AC استفاده کرد. تا زمانی که فرکانس جریان تحریک در سیم پیچ تحریک موتور تغییر کند، فرکانس دورانی میدان مغناطیسی در موتور نیز تغییر می کند و فرکانس میدان مغناطیسی تغییر می کند، سرعت چرخش موتور تغییر می کند.
یکی دیگر از کاربردهای مهم اینورترها در کوره های ذوب صنعتی است که در آن بدنه کوره با عمل سیم پیچ هایی با جریان های فرکانس بالا (اثر جریان گردابی) گرم می شود که به نوبه خود مواد معدنی کوره را بو می کنند.
اصل الف اینورتر تک فاز یک پل H است، مدار شامل چهار قسمت، یک منبع 15 ولت DC، چهار لوله سوئیچینگ (M1، M2، M3، M4، M1 و M4 لوله های PMOS، M2 و M3 لوله های NMOS هستند)، یک سلف L1، یک منبع تغذیه کنترل لوله سوئیچینگ (PWM1، PWM2، با PWM1 و PWM2 که منطق کنترل مخالف دارند)
مدار آزمایشی
اصل H-bridge این است که چهار لوله سوئیچینگ در یک لحظه، فقط مورب روی دو لوله در روشن، مورب دیگر روی دو لوله در حالت خاموش، لحظه بعدی دو لوله مورب روشن و خاموش می شوند.
منطق مخالف، به عنوان مثال، t = 0s، M1 و M3 در حالت روشن، M2 و M4 در حالت خاموش هستند. t = 0.5s، M2 و M4 در حالت روشن، M1 و M3 در حالت خاموش هستند. با توجه به توضیحات بالا، پس می دانیم که منطق سیگنال های کنترلی که M1 و M3 را کنترل می کنند باید یکسان باشد، منطق سیگنال های کنترلی که M2 و M4 را کنترل می کنند و منطق سیگنال های کنترل کننده M1 و M3 باید یکسان باشد. باید برعکس منطق سیگنال های کنترل کننده M2 و M4 باشد.
اگر هر 4 لوله سوئیچینگ NMOS هستند، ما مستقیماً از منطق توضیح داده شده در بالا پیروی می کنیم تا لوله های سوئیچینگ را مستقیماً هدایت کنیم، اما متأسفانه، پل H که ما ساختیم از PMOS برای M1 و M4 استفاده می کند، نه NMOS. اگر از NMOS استفاده کنیم، با تغییر ولتاژ دو سر سلف که یک زمین شناور است، زمین M1 و M4 تغییر می کند، بنابراین برای راندن معمولی M1 و M4 باید از همان منطق برای کنترل M1 و M4، و منطق کنترل سیگنال های M1 و M3 برخلاف کنترل سیگنال های M2 و M4 است.
درایو M1 و M4 برای استفاده از منبع تغذیه با زمین شناور، ساختن آن غیرممکن نیست، اما در مورد پیکربندی رایانه های آنها فکر کنید، فوراً برق وجود ندارد، بنابراین در اینجا در مورد استفاده از PMOS، استفاده از PMOS لازم نیست یک منبع تغذیه زمینی شناور جداگانه بسازید.
ولتاژ گیت مورد نیاز روشن شدن PMOS (G) نسبت به تخلیه (D) ولتاژ می تواند کمتر از 10 ولت باشد، ولتاژ گیت مورد نیاز خاموش شدن PMOS (G) ولتاژ و ولتاژ تخلیه (D) می تواند یکسان باشد. NMOS روشن کردن مورد نیاز دروازه (G) ولتاژ از تخلیه (D) ولتاژ 10 ولت بالاتر از NMOS خاموش کردن دروازه مورد نیاز (G) ولتاژ برابر با تخلیه (D) ولتاژ می تواند باشد.
نمایش دقیق موج سینوسی خروجی اینورتر
توجه داشته باشید که اینورتر یک موج سینوسی از نوع جریان خروجی می دهد، نه یک موج سینوسی ولتاژ که معمولاً می گوییم! فرآیند معکوس کردن از این اصل استفاده می کند که جریان سلف نمی تواند ناگهان تغییر کند و طبق دانش دبیرستانی ما، ولتاژ و جریان در انتهای سلف شرایط را برآورده می کند:
UL=L*day/dt
هر دو طرف از زمان به طور همزمان برای ادغام: IL = Ut / L
ولتاژ سلف ثابت است، یعنی منبع تغذیه DC ما 15 ولت، UL = 15 ولت (با نادیده گرفتن افت ولتاژ لوله سوئیچینگ)، t است که هر بار زمان باز شدن لوله سوئیچینگ، این زمان در حال تغییر است، از موج PWM فوق می توان دیده می شود، L اندوکتانس ما 0.3mH است، با توجه به فرمول بالا می توان هر بار پس از اندوکتانس سوئیچینگ بالاتر از تغییرات فعلی در اندازه تغییر فعلی محاسبه کرد.
اینورتر شکل موج خروجی بالاتر از تغییر ناهموار ناشی از هر تغییر جریان القایی لوله سوئیچینگ است، هرچه تغییر جریان القایی کوچکتر باشد، شکل موج خروجی را از 0.5mH به 0.05mH تغییر می دهیم، به صورت زیر است، واضح است که اندوکتانس را می بینیم. از تغییر جریان بیشتر است، همچنین می توان گفت که خروجی شکل موج سینوسی ریپل بیشتر است.
شکل موج خروجی 0.05mH
از نتایج نمایش فوق، اصل اینورتر واضح تر نیست. اینورتر چندان پیچیده نیست، به طور عمده از طریق مدار لوله سوئیچینگ برای ساخت یک منبع تغذیه DC برای مدت کوتاهی برای شارژ و تخلیه سلف، سلف متولد شده با ویژگی های جریان به طور ناگهانی تغییر نخواهد کرد، به این معنی که سلف تنها اجازه می دهد تا سلف هر بار تغییر کوچکی در جریان تغییر دهد، که این نکته ظریف DC-AC است.
