آشنایی با مدار داخلی اینورتر یا درایو

فهمیدن مدار داخلی اینورتر، کلید اصلی درک عملکرد اینورترهاست. با بررسی و فهمیدن انواع مدارها، می‌تونیم بهترین عملکرد رو برای اینورتر تنظیم کنیم. هنگامی که منبع ولتاژ به مدار RC متصل می‌شود، مقاومت و خازن با یکدیگر برهم‌کنش دارند. در این میان، مقاومت به‌طور مستقیم با منبع ولتاژ در ارتباط است، در حالی که خازن به‌عنوان یک عنصر ذخیره‌ساز انرژی عمل می‌کند. نتیجه این تعامل ایجاد یک تأخیر زمانی بین ورودی و خروجی مدار است، که به‌طور مؤثری سیگنال یا ولتاژ پیوسته را تغییر شکل می‌دهد. این پدیده به‌ویژه در سیستم‌های الکترونیکی که از سیگنال‌های متناوب استفاده می‌کنند، مانند مواردی که در الکترونیک قدرت دیده می‌شود، قابل مشاهده است. به‌طور خلاصه، مدار RC نوعی فیلتر یا پردازشگر سیگنال است که می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی رفتار ورودی‌های ولتاژ را تغییر دهد.

عملکرد مدار داخلی اینورتر منجر به ایجاد تأخیری زمانی می‌شود که یکی از نتایج مهم و اساسی این فرایند است. این تأخیر زمانی، نشان‌دهنده پاسخ زمان‌دار مدارهای داخلی در قبال اعمال ولتاژ یا سیگنال ورودی است. به عبارتی، مدارها به نوعی زمان را تجربه می‌کنند و این پدیده وابسته به اجزای مدار از جمله خازن‌ها است. در این فرایند، خازن‌ها شارژ شده و بار الکتریکی را ذخیره می‌کنند. وقتی ولتاژ کاهش می‌یابد، خازن‌ها شروع به تخلیه بار به صورت معکوس می‌کنند، گویی زمان برای آن‌ها به عقب بازگشته است. باتری‌ها، به لطف توانایی خود در ذخیره انرژی، می‌توانند در مواقع ضروری به کمک ما بیایند. این دستگاه‌های ذخیره‌ساز انرژی، شبیه به باتری‌ها عمل می‌کنند و می‌توانند انرژی را برای استفاده در زمان نیاز، ذخیره کنند. این قابلیت، آنها را به منبع قابل اطمینانی برای تامین انرژی تبدیل می‌کند.

عملکرد مدار داخلی اینورتر

بار الکتریکی ذخیره شده در صفحات خازن به این شرح است: Q = CV.

شارژ و دشارژ خازن فرایندی زمان‌بر است و نمی‌توان آن را به سرعت انجام داد. شارژ یا دشارژ کامل خازن به زمان مشخصی نیاز دارد که به آن زمان ثابت می‌گویند. این فرایند با سرعت مشخصی انجام می‌شود و مدت زمان لازم برای شارژ یا دشارژ خازن بستگی به درصد مورد نظر از حداکثر ظرفیت آن دارد.

هنگامی که یک مقاومت به صورت سری با یک خازن متصل می‌شود و مدار RC را تشکیل می‌دهد، خازن به آهستگی از طریق مقاومت شارژ می‌شود تا زمانی که ولتاژ آن به ولتاژ منبع تغذیه برسد. این فرایند شارژ کامل تقریباً معادل پنج ثابت زمانی یا 5T است. به عبارتی، پاسخ گذرای مدار RC سری معادل پنج ثابت زمانی خازن است.

مدارهای شارژ RC، که در آن R مقاومت به اهم و C ظرفیت خازن به فاراد است، دارای یک زمان ثابت هستند که به صورت τ = R x C تعریف می‌شود. این ثابت زمانی، که معمولاً در واحد ثانیه بیان می‌شود، اساس عملکرد این مدارهاست. به عنوان مثال، اگر ثابت زمانی 5 ثانیه باشد، می‌توان آن را به صورت 5RC نیز نشان داد.

با بستن یک سوئیچ، مدار شارژ RC، شامل یک خازن و مقاومت سری، به منبع تغذیه باتری متصل می‌شود. در لحظه اول، زمانی که اتصال برقرار می‌شود، خازن شروع به شارژ شدن از طریق مقاومت می‌کند و به تدریج ولتاژ آن افزایش می‌یابد تا به ولتاژ منبع باتری برسد. این فرایند شارژ شدن خازن، به صورت گام به گام و مرحله‌ای است و در شکل نشان داده شده است.

در ابتدا، مدار در حالت تعادل است، با خازنی کاملاً تخلیه شده و سوئیچی باز. این نقطه شروع ما است: t = 0، i = 0، q = 0. در لحظه ای که سوئیچ بسته می شود، زمان و جریان به حرکت درمی آیند. با ولتاژ اولیه صفر در خازن، مدار در ابتدا شبیه اتصال کوتاه است و جریان حداکثری از مقاومت عبور می کند. اینجاست که قانون ولتاژ Kirchhoff وارد می شود: با ولتاژ صفر در خازن، افت ولتاژ فقط به مقاومت محدود می شود و جریان را شکل می دهد.

تشریح اجزای داخلی یک اینورتر

برای درک عملکرد درایور موتور یا اینورتر، آشنایی با اجزای تشکیل‌دهنده این دستگاه ضروری است. به طور کلی، هر اینورتر از سه بخش اصلی زیر ساخته شده است:

1. برد قدرت
2. برد کنترلی
3. برد ارتباط با کاربر

فرق اینورتر تک فاز با سه فاز چیست؟

برد قدرت در اینورتر

سیستم پیچیده و چندوجهی، برد قدرت اینورتر را تشکیل می‌دهد که هر بخش آن نقش منحصر به فردی در عملکرد کلی ایفا می‌کند. در اینجا قصد داریم نگاهی عمیق‌تر به این اجزا و وظایف خاص هر یک از آنها داشته باشیم تا درک بهتری از عملکرد این سیستم بدست آوریم.

بخش یکسوساز سیگنال برق ورودی

اینورتر شامل بخشی است که وظیفه تبدیل برق شهر به جریان مستقیم را بر عهده دارد. تعداد دیودها در این بخش بستگی به نوع برق ورودی دارد. در صورتی که برق ورودی سه فاز باشد، شش دیود به کار گرفته می‌شوند، اما اگر برق ورودی تک‌فاز باشد، تعداد دیودها به چهار عدد کاهش می‌یابد. این دیودها نقش مهمی در یکسان‌سازی سیگنال برق شهر ایفا می‌کنند تا اینورتر بتواند به درستی عمل کند.

بخش پیش شارژ خازن

این بلوک برای کاهش جریان ورودی لحظه‌ای از طریق پل دیود ورودی طراحی شده است. با قرار دادن یک مقاومت در مدار، از شارژ سریع و ناگهانی خازن لینک DC جلوگیری می‌کند. پس از رسیدن شارژ خازن به مقدار مشخصی، این مقاومت از مدار خارج می‌شود تا جریان به صورت طبیعی ادامه یابد.

بخش خازن و صافی

این بخش، یک فیلتر تشکیل شده از خازن‌ها و سلف‌ها است که ولتاژ یکسو شده توسط یکسوساز ورودی را صاف می‌کند. هدف از این طراحی، ایجاد یک خروجی صاف و یکنواخت است که نوسانات و اختلالات کمتری داشته باشد. این فیلتر با حذف نویز و اعوجاج از سیگنال، کیفیت ولتاژ را بهبود می‌بخشد و ثبات و پایداری عملکرد مدار را تضمین می‌کند.

برد ارتباط با کاربر در اینورتر

اینورترها معمولاً با یک کی‌پد و نمایشگر همراه هستند که به شما امکان می‌دهند دستورات خود را روی درایور موتور اعمال کنید. برد ارتباط با کاربر، بخشی حیاتی از مدار داخلی اینورتر است که این رابط کاربری را فراهم می‌کند. برای افزایش کارایی، توصیه می‌شود که کی‌پد به صورت جداشدنی نصب شود تا استفاده از آن آسان‌تر و راحت‌تر شود. با استفاده از این روش، نصب کی‌پد بر روی تابلو بسیار آسان می‌شود. همچنین تنها با اتصال یک کابل، می‌توانید آن را به اینورتر وصل کنید. این کار کنترل عملکرد دستگاه را برای اپراتور بسیار انعطاف‌پذیرتر و راحت‌تر می‌کند.

برد کنترل در اینورتر

درون اینورتر، یکی از بخش‌های کلیدی مدار داخلی، برد کنترل است که نقش واسط بین رابط کاربر و برد قدرت را ایفا می‌کند. این برد مجهز به یک تراشه و پردازنده مرکزی است و مسئول دریافت تنظیمات عملکردی و پارامترهای مختلف است. کنترل صحیح IGBT و زمان‌بندی سوئیچینگ نیازمند پالس‌هایی است که توسط این برد کنترل تولید می‌شوند و به قسمت گیت فرستاده می‌شوند. ویژگی‌های این پالس‌ها به طور مستقیم توسط مدهای کنترلی اینورتر تعیین می‌گردد. برد کنترل، به عنوان یک رابط مهم، پلی میان کاربر و اجزای داخلی اینورتر ایجاد می‌کند. این برد به کاربران امکان می‌دهد تا با تنظیمات و فرمان‌ها، عملکرد اینورتر را سفارشی کنند.