اینورتر (Inverter) چیست؟

اینورتر (Inverter) چیست؟

اینورتر (Inverter) یک دستگاه الکترونیکی است که توان مستقیم (DC) را به توان متناوب (AC) تبدیل می‌کند. به عبارت دیگر، اینورتر انرژی ذخیره شده در باتری‌ها یا پنل‌های خورشیدی را به انرژی‌ای تبدیل می‌کند که می‌تواند توسط بیشتر وسایل برقی استفاده شود.

کاربردهای اصلی:

    تامین برق برای وسایل AC: اینورتر به شما امکان می‌دهد از وسایل برقی که به برق AC نیاز دارند (مانند لامپ‌ها، یخچال‌ها، تلویزیون‌ها، و غیره) در سیستم‌های خورشیدی یا باتری استفاده کنید.
    سیستم‌های پشتیبان برق ( UPS ): اینورترها در سیستم‌های UPS برای تامین برق اضطراری در هنگام قطع برق شهری استفاده می‌شوند.
    سیستم‌های خورشیدی Off-grid: در سیستم‌های خورشیدی مستقل از شبکه، اینورتر انرژی DC تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی را به AC تبدیل کرده و به شبکه‌ی برق داخلی ساختمان تغذیه می‌کند.
    خودروها: در خودروها، اینورتر برای تغذیه سیستم‌های الکترونیکی مختلف استفاده می‌شود.

انواع اینورتر:

    اینورتر موج مربعی (Square Wave Inverter): ساده‌ترین و ارزان‌ترین نوع اینورتر است. کیفیت خروجی آن پایین است و ممکن است برای برخی وسایل (مانند موتورهای الکتریکی و برخی لوازم خانگی) مناسب نباشد.
    اینورتر موج مربعی اصلاح شده (Modified Sine Wave Inverter): بهبود یافته نسبت به اینورتر موج مربعی است و خروجی آن کمی به موج سینوسی نزدیکتر است. برای بسیاری از وسایل مناسب است، اما ممکن است با برخی وسایل سازگار نباشد.
    اینورتر موج سینوسی خالص (Pure Sine Wave Inverter): بهترین نوع اینورتر است. خروجی آن مشابه برق شهری است و با تمام وسایل سازگار است. گران‌ترین نوع اینورتر است، اما بالاترین کیفیت و عملکرد را ارائه می‌دهد.

اجزای داخلی یک اینورتر، عملکرد تبدیل DC به AC را انجام می‌دهند. در اینجا اجزای اصلی را با جزئیات بیشتری شرح می‌دهم:

    منبع تغذیه DC (DC Power Supply):

    وظیفه: این بخش ولتاژ DC ورودی (از باتری یا پنل‌های خورشیدی) را به ولتاژ DC مورد نیاز برای سایر اجزای اینورتر تبدیل می‌کند.
    اجزا: شامل یک ترانسفورماتور، یک فیلتر و یک تنظیم‌کننده ولتاژ است.

    میدان کنترل (Control Field):

    وظیفه: مدیریت و کنترل تمام فرآیندهای اینورتر را بر عهده دارد.
    اجزا: شامل یک میکروکنترلر یا یک مدار منطقی برنامه‌پذیر (FPGA)، یک رابط کاربری (برای تنظیمات و نمایش اطلاعات)، و یک صفحه نمایش LCD.

    مدار تبدیل DC به DC (DC-DC converter):

    وظیفه: ولتاژ DC ورودی را به ولتاژ DC ثابت (DC Buck) یا ولتاژ DC متغیر (DC Boost) تبدیل می‌کند که برای عملیات اینورتر مورد نیاز است.
    انواع: معمولاً از نوع Buck-Boost استفاده می‌شود.

    مدار تبدیل DC به AC (DC-AC Inverter):

    وظیفه: قلب اینورتر است و ولتاژ DC را به ولتاژ AC با فرکانس و ولتاژ مطلوب تبدیل می‌کند.

    انواع:
    اینورترهای PWM (Pulse Width Modulation): با تغییر عرض پالس‌های DC، ولتاژ AC را تولید می‌کنند.
    اینورترهای SVM (Space Vector Modulation): بهینه‌تر و با کیفیت‌تر از PWM هستند.
    اینورترهای H-Bridge: از چهار کلید (معمولاً MOSFET) برای ایجاد یک موج AC استفاده می‌کنند.

    فیلتر خروجی (Output Filter):

    وظیفه: نویز و هارمونیک‌های موجود در موج AC خروجی را حذف می‌کند و یک موج AC تمیز و پایدار تولید می‌کند.
    اجزا: شامل خازن‌ها و یک منیفولد فیلتر است.

    مدار حفاظتی (Protection Circuitry):

    وظیفه: از اینورتر و تجهیزات متصل به آن در برابر خطاهای مختلف (مانند ولتاژ بیش از حد، جریان بیش از حد، اتصال کوتاه، و دمای بالا) محافظت می‌کند.
    اجزا: شامل فیوزها، رله‌ها، و مدارات تشخیص خطا است.

    سیستم خنک‌کننده (Cooling System):

    وظیفه: به حفظ دمای مناسب اجزای اینورتر کمک می‌کند.
    انواع: معمولاً از فن‌ها و هیت‌سینک‌ها استفاده می‌شود.
 
برخی از برندها اقدام به ترکیب اینورتر و شارژ نموده اند که اینورتر شارژر (Inverter Charger)  نام گذاری شده اند
اینورتر شارژر (Inverter Charger) یک دستگاه ترکیبی است که وظایف دو دستگاه را در یک واحد انجام می‌دهد: اینورتر و شارژ کنترلر . این دستگاه‌ها معمولاً در سیستم‌های خورشیدی Off-grid (مستقل از شبکه) و سیستم‌های پشتیبان برق استفاده می‌شوند.

عملکرد:

اینورتر شارژر انرژی DC را از منابع مختلف (مانند باتری‌ها یا پنل‌های خورشیدی) دریافت می‌کند و آن را به برق AC تبدیل می‌کند. همچنین، می‌تواند برق AC را به DC تبدیل کرده و باتری‌ها را شارژ کند.

اجزای اصلی:

    اینورتر: همانطور که قبلاً توضیح داده شد، DC را به AC تبدیل می‌کند.
    شارژ کنترلر: جریان شارژ باتری را تنظیم و مدیریت می‌کند تا از شارژ بیش از حد یا تخلیه عمیق جلوگیری شود.
    مدار کنترل: این مدار وظیفه هماهنگی و مدیریت عملکرد اینورتر و شارژ کنترلر را بر عهده دارد.

انواع اینورتر شارژر:

    اینورترهای شارژر Off-grid: به طور معمول در سیستم‌های خورشیدی Off-grid استفاده می‌شوند و برای تامین برق از باتری‌ها طراحی شده‌اند.
    اینورترهای شارژر Hybrid: می‌توانند هم از باتری‌ها و هم از شبکه برق (grid) برای تامین برق استفاده کنند. در صورت قطع برق، به طور خودکار به باتری‌ها تغییر می‌کنند.

کاربردها:

    سیستم‌های خورشیدی Off-grid: تامین برق مناطقی که به شبکه برق دسترسی ندارند.
    سیستم‌های پشتیبان برق: تامین برق اضطراری در هنگام قطع برق شهری.
    سیستم‌های پشتیبان برق برای خانه‌ها و کسب‌وکارها.

مزایا:

    یکپارچگی: ادغام دو دستگاه در یک واحد، فضای کمتری را اشغال می‌کند و هزینه را کاهش می‌دهد.
    کارایی: مدیریت بهینه انرژی و شارژ باتری‌ها.
    قابلیت اطمینان: طراحی‌های پیشرفته با ویژگی‌های حفاظتی.

این اجزا به طور هماهنگ با یکدیگر کار می‌کنند تا انرژی DC را به طور کارآمد به انرژی AC تبدیل کنند.
انتخاب نوع اینورتر به نیاز و بودجه شما بستگی دارد. برای وسایل حساس و پیشرفته، اینورتر موج سینوسی خالص توصیه می‌شود.