مدار داخلی اینورتر: نحوه عملکرد موتور درایو یا اینورتر

امروزه اینورترها به یکی از مهمترین ابزارهای کاهش مصرف انرژی و حفاظت از موتورها در صنعت تبدیل شده اند. این نوع دستگاه ها کاربرد زیادی دارند و به همین دلیل در انواع مختلفی تولید می شوند. در این مقاله از Pinion می خواهیم که قاب بالایی این درایو را حذف کند و بررسی کند که تحت این کیس چه فرآیندی در حال انجام است؟ پس تا انتها با نمایندگی اینورتر هایتک همراه باشید و نحوه کار مبدل و مدار داخلی را یاد بگیرید.

اجزای داخلی اینورتر را توضیح دهید

برای درک نحوه عملکرد یک کنترلر یا اینورتر موتور، ابتدا باید قسمت های مختلف سازنده این دستگاه را بشناسید. برای اطلاعات بیشتر در مورد اجزای اصلی اینورتر می توانید روی پیوند تعبیه شده کلیک کنید. به طور کلی هر مبدل از سه بخش اصلی زیر تشکیل شده است:

میز برق

نمودار کنترلی

پنل برای تعامل با کاربر

برد برق به اینورتر

پنل منبع تغذیه مبدل از اجزای مختلفی تشکیل شده است که هر کدام وظیفه خود را در سیستم کلی انجام می دهند. در زیر به بررسی هر یک از این اجزا و وظایف آنها خواهیم پرداخت. شکل زیر رابطه بین این اجزا را نشان می دهد.

یکسو کننده سیگنال برق ورودی

این بخش شامل چندین دیود است که وظیفه تصحیح سیگنال الکتریکی شهری ورودی را بر عهده دارند. اگر برق ورودی اینورتر سه فاز باشد تعداد این دیودها 6 عدد و اگر برق ورودی برای اینورتر تک فاز باشد. تعداد دیودها 4 عدد می باشد. توان سینوسی شبکه پس از ورود به این بلوک حل می شود. اما این سیگنال هنوز دارای امواجی است که باید توسط عناصر دریافت شود. اگر اینورتر از نوع ورودی سه فاز باشد، ورودی برق شبکه به این دستگاه با نام های R، S و T و اگر اینورتر از نوع تک فاز باشد نشان داده می شود. ورودی ها دارای برچسب L و N هستند. شکل زیر این بلوک را همراه با سیگنال های ورودی و خروجی نشان می دهد:

بخش پیش شارژ خازن

این بلوک برای کاهش جریان لحظه ای ورودی از پل دیود ورودی نصب شده است. در واقع این بلوک با قرار دادن مقاومت در مدار از شارژ شدن ناگهانی خازن لینک DC جلوگیری می کند و پس از شارژ شدن خازن تا مقدار مشخصی، این مقاومت برای خروج از مدار اتصال کوتاه می کند.

پس از تخلیه خازن و شارژ شدن مسیر مقاومت، مقاومت در مسیر جریان گرم می شود و با تعیین دمای آن، مقدار جریان عبوری از آن و در نتیجه میزان شارژ خازن مشخص می شود و سپس تصمیم گرفته شد که در مدار باشد یا این بازدارنده را از طرح حذف کنیم.

خازن پیش شارژ ساشن

بخش کندانسور و فیلتر

این بخش شامل یک یا چند خازن می باشد. و یک یا دو سلف در طول مسیر قرار داده شده است. این بخش از مجموعه وظیفه صاف کردن ولتاژ تصحیح شده از یکسو کننده ورودی را بر عهده دارد. این ولتاژ به دلیل ریپلی که پس از اصلاح ایجاد می شود برای استفاده در بلوک بعدی باید با فیلتر LC صاف شود. شکل زیر ولتاژ ورودی و خروجی این بخش را نشان می دهد:

بخش کندانسور و فیلتر

بخش تبدیل خروجی

بلوک سوئیچینگ خروجی به طور کلی از 6 IGBT تشکیل شده است که وظیفه سوئیچینگ سیگنال DC را بر عهده دارند. خروجی این مجموعه یک سیگنال از نوع PWM است که یک سیگنال سینوسی را توصیف می کند. خروجی سیگنال PWM این بلوک از طریق ترمینال هایی با نام های U، V و W به موتور اعمال می شود.شکل زیر مدار شماتیک و ولتاژ PWM اعمال شده به موتور را نشان می دهد.

بخش سوئیچینگ خروجی

همچنین لازم به ذکر است که بزرگی دامنه سینوسی خروجی با تغییر سطوح روشن و خاموش هر IGBT تعیین می شود. فرکانس ولتاژ خروجی نیز توسط دوره تکرار PWM تعیین می شود. همچنین یکی از مشخصه های مهم این سیگنال PWM فرکانس حامل یا پالس های مربعی است که در آن سیگنال PWM تولید می شود. در شکل زیر نمونه های دیگری از سیگنال PWM را نشان داده ایم. در این تصویر می توانید فرکانس های مختلف سینوسی را مشاهده کنید.

قسمت سوئیچینگ خروجی

بخش ترمز

این بخش شامل عناصر سوئیچینگ مانند مقاومت و IGBT است. اگر موتور با سرعت معینی در حال چرخش باشد و در طول فرآیند کنترل بخواهیم سرعت موتور را کاهش دهیم، موتور استفاده از آن برای تولید انرژی الکتریکی را متوقف می کند و ولتاژ روی باس DC شروع به افزایش می کند. اگر این افزایش ولتاژ محدود نباشد، باعث خرابی خازن های باس DC و برخی از اجزای دیگر مانند IGBT می شود. برای جلوگیری از این مشکل، باید با افزایش ولتاژ در مقاومت که به مقاومت ترمز معروف است، آن را جبران کنیم. بنابراین مقاومت ترمز از یک طرف به باس DC و از طرف دیگر به ترمز IGBT متصل می شود که با سوئیچ IGBT با یک چرخه کاری خاص حل خواهد شد. نمودار زیر محل مقاومت شکست را در مدار نشان می دهد:

واحد ترمز

ساختار صفحه قدرت در موتورهای استنسون

اگرچه ساختار اصلی برد مدار در درایوهای مختلف موتور اینورتر یکسان است، اما تفاوت های کوچکی بین آنها وجود دارد، بنابراین کیفیت عملکرد این دستگاه ها متفاوت است. پینیون همچنین فروش اینورترهای صنعتی دانمارکی را آغاز کرده است، محصولاتی که می توانند برای اهداف مختلف استفاده شوند و در عین حال عملکرد رقابتی خود را حفظ کنند. اما چه چیزی این مبدل های مبتنی بر دانش را بسیار خاص می کند؟

1) بسته به قدرت از برد پاور یکپارچه یا جداگانه استفاده کنید

اینورترهای تولید شده در گروه ما به دو دسته کلی تقسیم می شوند. دسته اول درایورهایی با توان 22 کیلووات و کمتر هستند که دارای برد پاور یکپارچه هستند. اما با افزایش توان، افزایش برد و افزایش اندازه المان ها، قسمت های مختلف از هم جدا می شوند. به این ترتیب می توانید بخش های جداگانه ای را برای قسمت سوئیچ، درایور فن و IGBT مشاهده کنید.

2) استفاده از برد پاور چند سطحی

یکی از ویژگی های منحصر به فرد اینورترهای Uniq Stenson استفاده از پنل قدرت 3 سطحی است. مزیت استفاده از چنین پنلی این است که اگر قطعه ای آسیب ببیند نیازی به تعویض کامل ندارد و اینورتر تنها با یک بار تعویض می تواند عملکرد اولیه خود را بازیابی کند.

3) استفاده از لایه محافظ روی پمپ

زمانی که از دستگاه اینورتر در صنایعی مانند نساجی استفاده می کنید، ممکن است به دلیل تجمع ناخالصی ها با مشکل سوختن صفحه نمایش مواجه شوید. این می تواند هزینه های زیادی را به شما اضافه کند به همین دلیل ما در پینیون از پوشش محافظ روی تخته های خود استفاده می کنیم. این کار از آسیب دیدن قسمت های اصلی صفحه در اثر لرزش یا گرد و غبار جلوگیری می کند.

4) استفاده از قطعات مرغوب از بهترین برندها

یکی از ویژگی های اصلی برد پاور درایورهای دانش بنیان ثامن برای موتور این است که قطعات از بهترین برندها هستند. به عنوان مثال، IGBT استفاده شده در درایوها از بهترین تکنولوژی ساخت بهره برده است. از طرفی خازن های باس DC در اینورترها توسط برندهای معتبر جهانی تولید می شوند که دارای مقاومت سری پایین و تلرانس خوب هستند. به همین دلیل، آنها می توانند به اطمینان از عملکرد بهینه دستگاه و افزایش عمر مفید محصول کمک کنند.

ظرفیت این خازن ها برای یک موتور 1.5 کیلوواتی بین 1000 تا 1500 میکروفاراد می باشد. این در حالی است که در محصولات مشابه از خازن هایی با ظرفیت 820 یا 1000 میکروفاراد استفاده می شود. افزودن خازن های DC با توان بالا کیفیت سیگنال خروجی را بهبود می بخشد. همچنین در اکثر خودروهای موجود در بازار حفاظت تا 800 ولت انجام می شود. این در حالی است که به دلیل استفاده از خازن های مرغوب، حفاظت این واحدها تا 900 ولت بهبود یافته است. برای خرید اینورتر Unique Stenson می توانید روی لینک داده شده کلیک کنید.

برد ارتباط با کاربر در اینورتر

یکی دیگر از بخش های مهم مدار داخلی اینورتر، برد ارتباطی کاربر است که به درایورهای موتور اجازه اعمال دستورات را می دهد. دستگاه ها معمولا دارای صفحه کلید و نمایشگر هستند. اما نکته مهم در اینجا این است که بهتر است این صفحه کلید به صورت جداگانه در اینورتر نصب شود. این به شما این امکان را می دهد که به راحتی صفحه کلید را روی پنل خود نصب کرده و تنها با یک کابل آن را به اینورتر متصل کنید. این موضوع به اپراتور انعطاف پذیری بسیار بیشتری در کنترل عملکرد دستگاه می دهد.

اینورتر برد کنترل

از دیگر قطعات مهم در مدار داخلی اینورتر می توان به برد کنترل اشاره کرد. این قسمت در واقع رابط بین قسمت ارتباطی با کاربر و برد پاور است که دارای تراشه و CPU است و وظیفه دریافت پارامترها و تنظیمات عملکردی مختلف را بر عهده دارد. معمولاً برای کنترل IGBT و زمان سوئیچینگ باید به قسمت گیت پالس داد. برد کنترل جایی است که این پالس ها را تولید می کند که ویژگی های آن بر اساس حالت های کنترل اینورتر تعیین می شود. علاوه بر این، از آنجایی که برد کنترل پل ارتباطی کاربر و سایر اجزای مدار داخلی اینورتر است، به عنوان راهی برای اعمال دستورات و تنظیمات درخواستی کاربر در نظر گرفته می شود.

به طور کلی برد کنترل درایو اینورتر از 3 قسمت اصلی تشکیل شده است که به شرح زیر می باشد:

واحد پردازش مرکزی یا CPU: این قسمت شامل میکروکنترلر است و به تمام قسمت های اینورتر متصل می شود. از این ریزپردازنده می توان برای کنترل سرعت موتور، دادن دستوراتی مانند چرخاندن آن از این طرف به سمت دیگر، روشن یا خاموش کردن آن و ... استفاده کرد.

ورودی و خروجی آنالوگ یا دیجیتال: این قسمت دارای مجموعه ای از پایانه ها بین ورودی و خروجی است که می تواند با میکروکنترلر ارتباط برقرار کرده و ورودی ها را به سیگنال های قابل فهم تبدیل کند. می توانید از سیگنال آنالوگ برای کنترل فرکانس خروجی یا سرعت موتور از طریق پتانسیومتر استفاده کنید.

شبکه مدباس: علاوه بر این، می توانید از اینورتر در یک شبکه مدباس استفاده کنید تا دستورات کنترلی سایر قسمت های شبکه به اینورتر ارسال شود. همچنین می توانید از HMI برای کنترل خودرو استفاده کنید.

اخرین حرف

اینورتر یکی از پرکاربردترین دستگاه های کنترلی در صنعت است و در صنایعی مانند نساجی، جرثقیل، اره نواری، تولید لوله پروفیل، پمپ ها و فن ها کاربرد دارد. این دستگاه برای انجام وظایف خود از جمله کنترل دور موتور و کاهش مصرف برق از قطعات مختلفی استفاده می کند. به همین دلیل در این مقاله به بررسی مدار داخلی اینورتر می پردازیم و با نحوه عملکرد آن بیشتر آشنا می شویم. علاوه بر این، بر اساس تخصص Stenson به عنوان راهنمای شما برای بازاریابی اینورتر، ما ویژگی های منحصر به فرد و رقابتی درایورها را بررسی کرده ایم.