اینورتر (INVERTER) چیست؟

قبل از آنکه اینورتر اختراع شود، یک مجموعه موتور-ژنراتور و مبدل چرخان برای تبدیل توان DC به توان AC به کار می‌رفت. اصطلاح مهندسی اینورتر را اولین بار «دیوید پرینس» (David Prince) در سال ۱۹۲۵ در مقاله‌ای با عنوان «The Inverter» معرفی کرد.

اینورتر یک مدار الکترونیک قدرت است که برای تبدیل ولتاژ‌ DC به یک ولتاژ‌ AC به کار می‌رود. اگرچه در مدار داخلی وسایل الکتریکی کوچک اغلب از توان DC استفاده می‌شود، اما ورودی اصلی اغلب وسایل الکتریکی خانگی برق AC شهری است. بنابراین، لازم است راهی برای تبدیل بهینه توان DC به توان AC پیدا کنیم؛ بنابراین در وهله اول متوجه شدیم که اینورتر یک مبدل است و یک مولد نیست.

در اینورترها برق AC شهری، که برق متناوب با ولتاژ ۲۲۰ ولت و فرکانس ۵۰ هرتز است، ابتدا به برق DC تبدیل می‌شود؛ اما عملکرد اصلی اینورتر زمانی است که دوباره این برق را به برق متناوب AC، اما با ولتاژ و فرکانس موردنیاز دلخواه و متناسب با کارکرد برقی مصرف‌کننده تبدیل می‌کند.

همچنین، سرعت گردش موتور (RPM یا همان دور بر دقیقه) به‌طور مستقیم با ولتاژ و فرکانس موتور در ارتباط است: هرقدر که ولتاژ و فرکانس افزایش پیدا می‌کند، سرعت گردش موتور نیز بیشتر می‌شود. زمانی که بار موتور الکتریکی به فرکانس و ولتاژ پایین‌تری نیاز دارد، می‌توان از اینورتر برای پایین آوردن ولتاژ و فرکانس استفاده کرد؛ همچنین زمانی که بخواهیم سرعت موتور الکتریکی را کاهش دهیم، می‌توانیم به کمک اینورتر سرعت را کاهش دهیم. مثلاً با استفاده از کار گذاشتن اینورتر در دستگاه‌هایی مثل آسانسور می‌توانیم با کنترل سرعت موتور آسانسور، حرکت آسانسور مابین طبقات را در موقعیت‌های مختلف کنترل کنیم؛ و همچنین حرکت کنترل‌شده تر و نرم‌تری را شاهد هستیم.

انواع اینورترها از نظر شکل موج خروجی عبارت‌اند از:

۱- اینورتر‌های موج مربعی

شکل موج خروجی این اینورتر یک موج مربعی است. این دستگاه ساده‌ترین نوع اینورتر نیست اما کم‌کاربردترین آن است زیرا اکثر لوازم‌خانگی بر اساس شکل موج سینوسی طراحی شده‌اند. اگر به وسیله‌ای که بر اساس ولتاژ با موج سینوسی کار می‌کند، ولتاژ موج مربعی بدهیم، دستگاه آسیب می‌بیند.

۲- اینورتر موج سینوسی

شکل موج ولتاژ خروجی این نوع درایور به شکل سینوس است و نکته مهم و مزیت اصلی این نوع اینورتر است زیرا تقریباً تمام وسایل خانگی مورداستفاده با استفاده از موج سینوسی کار می‌کنند، پس این نوع درایو بهترین خروجی را می‌دهد همچنین اطمینان داریم که دستگاه‌ها به‌طور صحیح کار می‌کنند. این نوع درایوها گران‌قیمت هستند اما بیشترین استفاده را نیز دارند.

۳- اینورتر موج سینوسی اصلاح‌شده:

ساختار این نوع درایو، پیچیده‌تر از درایور موج مربعی است اما نسبت به اینورتر موج سینوسی ساختار ساده‌تری دارد. خروجی این نوع درایو نه کاملاً شبیه سینوس است و نه کاملاً شبیه مربع و درواقع چیزی بین این دو است. این اینورترها فاز را مستقیما از مثبت به منفی تغییر نمی‌دهند (برخلاف آنچه در مورد اینورترهای مربعی داریم).

انواع اینورتر بر اساس نوع بار

با توجه به نوع بار، اینورترهای AC می‌توانند تک فاز یا سه ‌فاز باشند. بنابراین، دو نوع بار وجود دارد و بر همین اساس، دو نوع اینورتر نیز داریم:

•  اینورتر تک فاز
• اینورتر سه ‌فاز

اگر بار تک فاز باشد، از اینورتر تک فاز استفاده می‌کنیم. اینورترهای تک فاز، خود دو نوع هستند:

• اینورتر نیم‌موج
• اینورتر تمام‌موج

اینورتر در بازار به غلط به اسم درایور هم شناخته می‌شود. علت آن این است که قبل از اینکه کنترل دور موتور AC وجود داشته باشد، همه پروژه‌های کنترل دور با موتور DC انجام می‌شد. کنترل دور موتور DC به دو صورت انجام می‌شود:

مقاومت متغیر: به این صورت است از طریق کم و زیاد کردن ولتاژ، سرعت موتور کنترل می‌شود. مثلاً به موتور ۲۴ ولت، برق ۱۲ ولت بدهیم. عمل کم و زیاد کردن ولتاژ از طریق یک مقاومت متغیر انجام می‌شود. در این حالت افت گشتاور زیاد است. مثلاً اگر سرعت خیلی کم بشود، موتور قدرت لازم برای حرکت را نخواهد داشت.

درایور: از طریق روشن و خاموش کردن‌های زیاد موتور، عمل کنترل دور انجام می‌شود. به این روش اصطلاحاً روش PWM گفته می‌شود. این کار توسط یک برد الکترونیکی به نام درایور انجام می‌شود. این روش نسبت به حالت قبل افت گشتاور کمتری خواهد داشت.

از آنجا که درگذشته تنها وسیله کنترل دور موتور درایور بوده و اینورتر نیز عمل کنترل دور موتور را انجام می‌دهد، به همین علت در بازار به غلط به اینورتر، درایور نیز گفته می‌شود. درایور مخصوص کنترل دور موتور DC است و اینورتر مخصوص کنترل دور موتور AC است. درایور ماهیت برق را تغییر نمی‌دهد و فقط با ولتاژ و جریان بازی می‌کند اما درایو علاوه بر بازی با ولتاژ و جریان، ماهیت برق را از طریق کنترل فرکانس تغییر می‌دهد.