คอลัมน์ผลิตภัณฑ์ ฟูจิ อิเล็คทริค

อินเวอร์เตอร์ทำงานอย่างไร?

• #ไดรฟ์ AC (แรงดันไฟต่ำ)

อินเวอร์เตอร์ทำงานอย่างไร?

อินเวอร์เตอร์มีหน้าที่ควบคุมอะไรและอย่างไร? คำอธิบายสั้นๆ เพื่อให้เข้าใจโครงสร้างพื้นฐาน

เริ่มต้นจากวงจรแปลงและวงจรอินเวอร์เตอร์เพื่อทำความเข้าใจอุปกรณ์อินเวอร์เตอร์อย่างถูกต้อง

เราจะเริ่มการแนะนำด้วยการอธิบายกลไกของอุปกรณ์อินเวอร์เตอร์อย่างละเอียด หน้าที่ของอุปกรณ์อินเวอร์เตอร์คือควบคุมแรงดันไฟฟ้าและความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ และเปลี่ยนความเร็วรอบของมอเตอร์ที่ใช้ในเครื่องใช้ในบ้านและเครื่องจักรอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น

สิ่งแรกที่ต้องคำนึงถึงเมื่อต้องทำความเข้าใจโครงสร้างภายในของอุปกรณ์อินเวอร์เตอร์ก็คือ วงจรแปลงจะแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ที่มาจากแหล่งจ่ายไฟให้เป็นกระแสไฟฟ้าตรง (DC) และวงจรอินเวอร์เตอร์จะเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าตรง (DC) ที่แปลงแล้วกลับเป็นกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ทั้งสองทำงานเป็นชุด แผนภาพด้านล่างแสดงบทบาทของทั้งสองและวิธีการทำงานของทั้งสอง

ประการแรก วงจรแปลงที่ใช้ในส่วนหน้าจะแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงอย่างต่อเนื่อง กระบวนการนี้เรียกว่า การแก้ไข ทิศทางและขนาดของคลื่นจะเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ ๆ ตามเวลา เนื่องจากไฟฟ้ากระแสสลับเป็นคลื่นไซน์ ดังนั้น ไดโอดซึ่งเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์จึงถูกใช้เพื่อส่งไฟฟ้าไปข้างหน้าเพื่อแปลงไฟฟ้าเป็นไฟฟ้ากระแสตรง แต่ไม่ใช่ในทิศทางย้อนกลับ

เมื่อกระแสตรงไหลผ่านไดโอด กระแสตรงจะผ่านเฉพาะกระแสไฟฟ้าในทิศทางไปข้างหน้าเท่านั้น และจะมีค่าพีคบวกปรากฏขึ้น อย่างไรก็ตาม วงจรอีกครึ่งหนึ่งจะเสียเปล่า เนื่องจากไม่ผ่านค่าพีคในทิศทางลบ เหตุผลที่โครงสร้างของไดโอดมีรูปร่างเหมือนสะพานก็เพื่อให้ผ่านค่าพีคลบในทิศทางไปข้างหน้าได้ ซึ่งเรียกว่าการแก้ไขคลื่นเต็มคลื่น เนื่องจากจะแปลงค่าพีคทั้งของคลื่นไปข้างหน้าและคลื่นลบ

อย่างไรก็ตาม การแก้ไขคลื่นเต็มคลื่นเพียงอย่างเดียวไม่สามารถสร้างคลื่นที่ราบรื่นได้ เนื่องจากยังคงมีร่องรอยของกระแสไฟฟ้าสลับและความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าแบบระลอกคลื่นอยู่ ดังนั้น เพื่อทำความสะอาดสิ่งเหล่านี้ ตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จและปล่อยประจุซ้ำๆ เพื่อปรับให้คลื่นเรียบและเปลี่ยนแปลงให้ใกล้เคียงกับกระแสตรงอย่างอ่อนโยน

จากนั้นวงจรอินเวอร์เตอร์จะจ่ายกระแสไฟฟ้าสลับที่มีแรงดันและความถี่ที่แตกต่างกัน กลไกการแปลง DC/AC จะสลับทรานซิสเตอร์กำลัง เช่น "IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)" และเปลี่ยนช่วงเปิด/ปิดเพื่อสร้างคลื่นพัลส์ที่มีความกว้างต่างกัน จากนั้นจะรวมคลื่นเหล่านี้เข้าด้วยกันเป็นคลื่นไซน์เทียม ซึ่งเรียกว่า "Pulse Width Modulation (PWM)"

คอมพิวเตอร์จะควบคุมความกว้างของพัลส์โดยอัตโนมัติ คอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียวบางรุ่นที่ควบคุมมอเตอร์จะมีผลิตภัณฑ์ที่มีฟังก์ชัน PWM ติดตั้งไว้ล่วงหน้า ซึ่งทำให้สามารถสร้างคลื่นไซน์เทียมที่มีความถี่ต่างๆ และควบคุมความเร็วรอบของมอเตอร์ได้ง่ายๆ เพียงแค่ระบุพารามิเตอร์ที่ต้องการ

การแบ่งประเภทกรณีการใช้งานอุปกรณ์และวงจรอินเวอร์เตอร์ตามแรงดันไฟและความถี่

วงจรอินเวอร์เตอร์และอุปกรณ์ต่างๆ ใช้ในผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าต่างๆ เช่น เครื่องปรับอากาศภายในบ้าน ตู้เย็น เตาแม่เหล็กไฟฟ้า หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ แหล่งจ่ายไฟคอมพิวเตอร์ (รวมถึง UPS) พัดลมอุตสาหกรรม ปั๊ม ลิฟต์ และเครน อินเวอร์เตอร์ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายและกลายมาเป็นส่วนสำคัญในชีวิตของเรา

อย่างที่ได้กล่าวไปแล้วในตอนต้น วงจรและอุปกรณ์อินเวอร์เตอร์ใช้ในเครื่องปรับอากาศภายในบ้าน ตู้เย็น ปั๊มอุตสาหกรรม ลิฟต์ ฯลฯ เพื่อปรับความเร็วในการหมุนของมอเตอร์ ในกรณีนี้ อินเวอร์เตอร์ใช้เพื่อเปลี่ยนทั้งแรงดันไฟฟ้าและความถี่ ซึ่งเรียกว่า "VVVF (Variable Voltage Variable Frequency)"

เตาแม่เหล็กไฟฟ้าหรือหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ไม่มีมอเตอร์ในตัว แต่การเปลี่ยนความถี่ด้วยวงจรอินเวอร์เตอร์ช่วยให้คุณปรับความร้อนและความสว่างได้อย่างละเอียด ตัวอย่างเช่น เตาแม่เหล็กไฟฟ้าใช้ความถี่สูงในคอยล์เพื่อให้ความร้อนแก่หม้อโดยใช้วงจรอินเวอร์เตอร์ หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ยังใช้ไฟฟ้ากระแสสลับความถี่สูงเพื่อเพิ่มความเร็วของแสงเพื่อรักษาความสว่างและลดการสั่นไหวด้วยการใช้พลังงานต่ำ ในขณะนี้ วงจรอินเวอร์เตอร์จะเปลี่ยนเฉพาะความถี่เท่านั้น จึงเรียกว่า "CVVF (Constant Voltage Variable Frequency)"

สุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุด วงจรอินเวอร์เตอร์ยังทำงานในหน่วยจ่ายไฟคอมพิวเตอร์ด้วย ซึ่งอาจดูไม่มีความหมายเพราะใช้เพื่อส่งแรงดันไฟฟ้าหรือความถี่ AC คงที่จากแรงดันไฟฟ้าหรือความถี่ AC (หรือ DC) คงที่ อย่างไรก็ตาม สามารถใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟที่เสถียรเมื่อความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ AC เชิงพาณิชย์ผันผวนหรือเกิดไฟฟ้าดับ เนื่องจากรักษาแรงดันไฟฟ้าและความถี่คงที่ จึงเรียกว่า "CVCF (Constant Voltage Constant Frequency)"

สินค้าที่เกี่ยวข้อง

ที่แนะนำ

หน้าแรก