التصنيفات المختلفة لانواع الانفرتر

يتم استخدام التيار المتردد AC لجميع الاحتياجات سواءا كانت سكنية , تجارية , أو صناعية تقريبًا. لكن أكبر مشكلة في ما يتعلق بالتيار المتردد هو أنه لا يمكن تخزينه للاستخدام المستقبلي. لذلك يتم تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ثم يتم تخزين التيار المستمر في بطاريات ومكثفات فائقة. و بالتالي كلما دعت الحاجة إلى التيار المتردد ، يتم تحويل التيار المستمر مرة أخرى إلى تيار متردد لتشغيل الأجهزة. لذا فإن الجهاز الذي يحول التيار المستمر إلى تيار متردد يسمى الانفرتر Inverter. يمكن أن يكون الاختلاف في الانواع المختلفة من الانفرتر هو في مقدار الجهد ، عدد الاطوار ، التردد ، أو فرق الطور.

انواع و تصنيفات الانفرتر

يمكن تصنيف الانفرتر إلى عدة أنواع بناءً على عدة عوامل منها ( قدرة الإنفرتر ، الجهد ، نوع الحمل ، عدد الاطوار ، التردد ، فرق الطور). وفيما يلي التصنيف الكامل لدارات الانفرتر :

(I) انواع الانفرتر وفقًا لشكل الطاقة الخارجة من الانفرتر

• انفرتر ذو موجة مربعة Square Wave Inverter

شكل موجة الجهد الناتجة من هذا النوع من الانفرتر هي موجة مربعة. هذا النوع من الانفرتر هو الأقل استخدامًا بين جميع الأنواع الأخرى و ذلك لأن أغلب أجهزة الإنفرتر مصممة للحصول على موجة جيبية. و بالتالي إذا قمنا بتوفير موجة مربعة للأجهزة القائمة على الموجة الجيبية ، فقد تتعرض للتلف أو تكون الخسائر عالية جدًا. تكلفة هذا النوع من العواكس منخفضة للغاية ولكن الاستخدام نادر جدًا.

• انفرتر ذو موجة جيبية Sine Wave Inverter

في هذا النوع من الانفرتر شكل موجة الجهد الناتجة هي موجة جيبية وتعطينا ناتجًا مشابهًا جدًا لإحتياجات الاجهزة الكهربائية. و هذه تعتبر الميزة الرئيسية لهذا النوع من الانفرتر لأن جميع الأجهزة التي نستخدمها مصممة لتشتغل على الموجة الجيبية. لذلك ، هذا النوع من الموجة هو النوع المثالي ويضمن أن الاجهزة الكهربائية ستعمل بشكل صحيح. و بالتالي يعتبر هذا النوع من العواكس أكثر تكلفة ولكنه يستخدم على نطاق واسع في التطبيقات السكنية والتجارية.

• انفرتر ذو موجة جيبية معدلة Modified Sine Wave Inverter

البنية التركيبية لهذا النوع من الانفرتر معقدة نوعا ما مقارنة ببنية الانفرتر ذو الموجة المربعة ولكنها سهلة مقارنة ببنية الانفرتر ذو الموجة الجيبية النقية. بالتالي الجهد الناتج من هذا الانفرتر ليس موجة جيبية نقية ولا موجة مربعة ولكنه يشبه شكل موجة جيبية. يمكن ملاحظة الفرق بين الأنواع الثلاثة في الشكل أدناه

(II) تصنيف الانفرتر حسب نوع المصدر

• انفرتر تيار المصدر Current Source Inverter

في انفرترات تيار المصدر ، المدخل هو تيار المصدر . يستخدم هذا النوع من الانفرترات في التطبيقات الصناعية ذات الجهد المتوسط ، حيث تكون أشكال الموجات التيارية عالية الجودة إلزامية. لكن هذا النوع من الانفرتر ليس شائع.

• انفرتر جهد المصدر Voltage Source Inverter

أما في انفرترات جهد المصدر ، المدخل هو جهد المصدر. يستخدم هذا النوع من الانفرتر في جميع التطبيقات لأنه أكثر كفاءة و موثوقية أعلى و ذو استجابة ديناميكية أسرع. أيضا هذا النوع من العواكس قادر على تشغيل المحركات دون خفض القدرة de-rating.

(III) انواع الانفرتر حسب نوع الحمل

• انفرتر أحادية الطور  (انفرتر ذو نصف جسر – انفرتر ذو جسر كامل )

بشكل عام الأحمال السكنية والتجارية تستخدة طاقة أحادية الطور. يتم استخدام الانفرتر أحادي الطور لهذا النوع من التطبيقات. و بالتالي تنقسم الانفرترات أحادية الطور إلى نوعين:

• انفرتر أحادي الطور ذو نصف جسر Single Phase Half-bridge Inverter
• انفرتر أحادي الطور ذو جسر كامل Single Phase Full-bridge Inverter

• انفرتر ثلاثي الطور (وضع 180 درجة – وضع 120 درجة)

في حالة الأحمال الكبيرة مثل الأحمال الصناعية ، يتم استخدام إمدادات التيار المتردد ثلاثية الطور . و لهذا السبب ، يتعين علينا استخدام انفرتر ثلاثي الطور. حيث هذا النوع من الانفرتر يمكن أن يعمل في وضعين وفقًا لدرجة نبضات البوابة degree of gate pulses.

• وضع 180 درجة
• وضع 120 درجة

(IV) تصنيف الانفرتر وفقًا لتقنية تضمين عرض النبضة PWM المختلفة

خرج الانفرتر عبارة عن إشارة موجة مربعة ولا يتم استخدام هذه الإشارة للحمل. تُستخدم تقنية تعديل عرض النبضة (PWM) للتحكم في جهد خرج التيار المتردد. الحصول على هذا التحكم يتم من خلال التحكم في فترة التشغيل والإيقاف للمفاتيح. أما في تقنية PWM ، يتم استخدام إشارتين ؛ واحدة هي إشارة مرجعية والأخرى عبارة عن إشارة الناقل الثلاثي. نبض البوابة gate pulse للمفاتيح يتم إنشاءها عن طريق مقارنة هاتين الإشارتين. هناك أنواع مختلفة من تقنيات PWM و هي على سبيل المثال كالتالي :

• تضمين عرض النبضة الأحادي Simple Pulse Width Modulation (SPWM)

في تقنية التحكم هذه يتوفر النبض لكل نصف دورة فقط. الإشارة المرجعية هي إشارة موجية مربعة وإشارة الموجة الحاملة هي إشارة موجية مثلثية. يتم إنشاء نبض البوابة gate pulse للمفاتيح عن طريق مقارنة الإشارة المرجعية وإشارة الموجة الحاملة. يتم التحكم في تردد جهد الخرج بواسطة تردد الإشارة المرجعية. سعة الإشارة المرجعية يرمز لها ب Ar وسعة إشارة الموجة الحاملة يرمز لها ب Ac ، ثم يمكن تعريف مؤشر التعديل على أنه Ar / Ac. لكن العيب الرئيسي لهذه التقنية هو المحتوى التوافقي العالي high harmonic content.

• تضمين عرض النبضة المتعدد Multiple Pulse Width Modulation (MPWM)

يتم حل مشكلة Simple PWM عن طريق Multiple PWM. في هذه التقنية ، بدلاً من نبضة واحدة ، يتم استخدام عدة نبضات في كل نصف دورة لجهد الخرج. البوابة يتم إنشاءها بمقارنة الإشارة المرجعية وإشارة الموجة الحاملة.بينما يتم التحكم في تردد الخرج عن طريق التحكم في تردد إشارة الموجة الحاملة. و بالتالي يتم استخدام مؤشر التضمين modulation index للتحكم في جهد الخرج.

• تضمين عرض النبضة الجيبي Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM)

تستخدم تقنية التحكم هذه على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية. في كلتا الطريقتين أعلاه ، تكون الإشارة المرجعية عبارة عن إشارة موجة مربعة. لكن في هذه الطريقة ، تكون الإشارة المرجعية عبارة عن إشارة موجة جيبية. يتم إنشاء نبض البوابة gate pulse للمفاتيح switches عن طريق مقارنة الإشارة المرجعية للموجة الجيبية مع الموجة الحاملة المثلثية. يختلف عرض كل نبضة باختلاف سعة الموجة الجيبية. تردد شكل موجة الخرج output هو نفس تردد الإشارة المرجعية. بالنسبة لجهد الخرج فهو عبارة عن موجة جيبية ويمكن التحكم في جهد RMS بواسطة مؤشر التعديل. الأشكال الموجية كما هو مبين في الشكل أدناه.

• تضمين عرض النبضة الجيبي المعدل Modified sinusoidal Pulse Width Modulation (MSPWM)

نظرًا لخاصية الموجة الجيبية ، عرض نبضة الموجة لا يمكن تغييره مع الاختلاف في مؤشر التعديل في تقنية SPWM. لهذا السبب ، تم تطوير تقنية MSPWN. في هذه التقنية ، يتم تطبيق إشارة الحامل carrier signal خلال الفترة ما بين أول وآخر 60 درجة من كل نصف دورة. بهذه الطريقة ، يتم تحسين خصائصه التوافقية. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي زيادة المكون الأساسي ، وتقليل عدد أجهزة تحويل الطاقة وتقليل الفقد الذي يحدث أثناء التبديل. شكل الموجة كما هو مبين في الشكل أدناه.

(V) انواع الانفرتر حسب عدد المخارج

• الانفرتر العادي ذو المستويين

هذا النوع من الانفرتر له مستويات جهد فقط عند الخرج وهو جهد الذروة الموجب وجهد الذروة السالب. أحيانا ، يُعرف وجود مستوى الجهد الصفري أيضًا باسم الانفرتر ثنائي المستوى.

• الانفرتر متعددة المستويات

هذا النوع من الانفرتر يمكن أن يحتوي على مستويات جهد متعددة عند الخرج. تنقسم الانفرترات متعددة المستويات إلى أربعة أنواع.

• انفرتر Flying capacitor.
• إنفرتر Diode-clamped.
• إنفرتر هجين Hybrid Inverter.
• إنفرتر Cascade H-type.

كل إنفرتر له تصميمه الخاص للتشغيل ، أتمنى أن تكون المقالة قد أفادتكم.