อินเวอร์เตอร์ทำงานอย่างไร?

หลังจากที่คุณมีอินเวอร์เตอร์แล้ว คุณก็ควรรู้ว่าอินเวอร์เตอร์ทำงานอย่างไร ตามที่เราทราบกันดีว่า มีผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์หลายชนิดที่ใช้ไฟฟ้า 110V หรือ 220V AC ผ่านสวิตช์พาวเวอร์ซัพพลายหรือวงจรเรียงกระแสอื่น ๆ เพื่อแปลง AC เป็น DC และที่เรียกว่าการอินเวอร์ชันคือกระบวนการแปลง DC เป็น AC ซึ่งเป็นกระบวนการย้อนกลับของการแปลงเรียงกระแส ดังนั้นอินเวอร์เตอร์จึงได้ชื่อมาจากกระบวนการนี้ อินเวอร์เตอร์นำความสะดวกสบายมากมายมาให้ในชีวิตของเรา เช่น การปิ้งย่างนอกบ้าน, การให้แสงสว่างนอกบ้าน, ตู้เย็นในรถยนต์ ฯลฯ ซึ่งทั้งหมดนี้ใช้โดยการแปลงพลังงาน DC จากแบตเตอรี่เก็บพลังงานเป็นพลังงาน AC ผ่านอินเวอร์เตอร์ ที่นี่ผมอยากจะแนะนำหลักการทำงานพื้นฐานของอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้า

หลักการทำงาน

ตามที่คุณเห็น นี่คือแผนภาพเทียบเท่าทั่วไปของอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้า ในภาพ สวิตช์สี่ตัวตั้งแต่ S1 ถึง S4 ประกอบเป็นแขนสะพานสองแขน โดย S1 และ S2 อยู่ในแขนสะพานเดียวกัน และ S3 กับ S4 อยู่ในแขนสะพานอีกแขนหนึ่ง เมื่อ S1 และ S4 เชื่อมต่อกัน และ S2 กับ S3 ตัดการเชื่อมต่อ จะได้ Uo = Ud บนตัวต้านทานโหลด ในทางกลับกัน เมื่อ S2 และ S3 เชื่อมต่อกัน และ S1 กับ S4 ตัดการเชื่อมต่อ จะได้ Uo = -Ud บนตัวต้านทานโหลด โดยการทำงานสวิตช์แบบนี้อย่างต่อเนื่อง จะได้รูปคลื่น AC บนโหลด ซึ่งเป็นการทำกระบวนการแปลง DC เป็น AC ตามภาพด้านล่าง

คุณควรรู้ว่าสวิตช์บนแขนสะพานเดียวกันไม่สามารถเชื่อมต่อพร้อมกันได้ เพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรของแหล่งจ่ายไฟ และความถี่ของ AC สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนความถี่ของสวิตช์ โดยทั่วไป สวิตช์สี่ตัวในภาพข้างต้นเป็นแบบจำลองอุดมคติของอุปกรณ์สวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ต่าง ๆ และอุปกรณ์สวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันทั่วไปในอินเวอร์เตอร์ ได้แก่ ไทริสเตอร์, ทรานซิสเตอร์ชนิดฟิลด์เอฟเฟกต์ และทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์เกตฉนวน (IGBT) เช่น ภาพด้านล่างเป็นวงจรสวิตช์ที่ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ชนิดฟิลด์เอฟเฟกต์

ตามที่คุณเห็นในภาพ อุปกรณ์สวิตช์ของวงจรประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ชนิดฟิลด์เอฟเฟกต์ช่อง N และทรานซิสเตอร์ชนิดฟิลด์เอฟเฟกต์ช่อง P แบบเพิ่มประสิทธิภาพ ซึ่งสร้างเอาต์พุตแบบพุช-พูล เมื่อสัญญาณขับเป็นระดับต่ำ L จะเป็นทรานซิสเตอร์ชนิดฟิลด์เอฟเฟกต์ช่อง P และเมื่อสัญญาณอินพุตเป็นระดับสูง H จะเป็นทรานซิสเตอร์ชนิดฟิลด์เอฟเฟกต์ช่อง N การนำไฟฟ้าสลับกันนี้ช่วยหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการลัดวงจรที่เกิดจากการนำไฟฟ้าพร้อมกันของสวิตช์สองตัวจากแขนสะพานเดียวกัน กระบวนการทำงานเป็นดังนี้: ทรานซิสเตอร์ชนิดฟิลด์เอฟเฟกต์ TR3 และ TR4 อยู่ในแขนสะพานเดียวกัน ส่วน TR5 และ TR6 อยู่ในแขนสะพานอีกแขนหนึ่ง การนำไฟฟ้าของสวิตช์สี่ตัวที่ควบคุมด้วยสัญญาณพัลส์ที่ใกล้เคียงกันจะสร้างสัญญาณสลับ ซึ่งถูกนำไปใช้กับขดลวดแรงดันต่ำของหม้อแปลง และขดลวดแรงดันสูงของหม้อแปลงจะเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้า AC สูง เพื่อทำการแปลงจาก DC เป็น AC ให้สมบูรณ์

สรุป

ตอนนี้คุณได้รู้หลักการทำงานพื้นฐานของอินเวอร์เตอร์แล้ว ในทางปฏิบัติ การใช้งานอินเวอร์เตอร์ซับซ้อนกว่านี้มาก อินเวอร์เตอร์ อินเวอร์เตอร์โซลาร์ ประกอบด้วยวงจรหลัก, วงจรควบคุม, วงจรขับ และแหล่งจ่ายไฟเสริม

• วงจรหลัก
  วงจรหลักประกอบด้วยวงจรสวิตช์ต่าง ๆ เพื่อทำการแปลง ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟ DC (ตัวเก็บประจุ), บัฟเฟอร์, วงจรสะพานสวิตช์, ตัวกรอง และหม้อแปลง เพื่อทำการประมวลผลระดับพลังงาน
• วงจรขับ
  ขับเคลื่อนและรับประกันการสวิตช์เปิด/ปิดที่เชื่อถือได้ของทรานซิสเตอร์ชนิดฟิลด์เอฟเฟกต์และอุปกรณ์สวิตช์อื่น ๆ ตามสัญญาณสวิตช์จากบอร์ดควบคุม
• วงจรควบคุม
  เก็บข้อมูลย้อนกลับจากวงจรหลัก, ดำเนินการอัลกอริทึมควบคุมและกลยุทธ์ป้องกัน และรับสัญญาณสวิตช์
• วงจรเสริม
  แหล่งจ่ายไฟเสริมและวงจรของชิปควบคุมและชิปขับเคลื่อน

โดยสรุป อินเวอร์เตอร์คืออุปกรณ์ที่แปลงพลังงาน DC เป็นพลังงาน AC