فرکانس کریر اینورتر چیست؟ (بررسی شکل موج خروجی اینورتر)

فرکانس کریر اینورتر 

افزايش فرکانس کریر درایو موجب کاهش نویز قابل شنیدن و همچنین تلفات توان موتور می گردد، ولی در عين حال باعث افزایش تلفات توان و دمای بالاتر در اینورتر خواهد شد. با یک فرکانس کریر بیشتر شکل موج سینوسی تر برای موتور فراهم می شود که هارمونیک های کمتری دارد ،چرا که مطلوب یک موتور شکل موج سینوسی است که به وسیله ژنراتور تولید می شود. در این محتوا قصد داریم درباره مشخصات فرکانس کریر اینورتر و نحوه عملکرد فرکانس کریر PWM توضیح دهیم.

شكل موج خروجی اينورتر با فركانس كرير

شكل موج خروجی اينورتر دلتا با فركانس كرير 5 كيلو هرتز

شكل موج خروجی اينورتر با فركانس كرير 15 كيلوهرتز

نحوه عملکرد فرکانس کریر PWM

فرکانس کریر PWM (Pulse Width Modulation) یک تکنیک کلیدی در کنترل الکترونیکی است که به ما اجازه می‌ دهد تا ولتاژ یا جریان یک بار را با تغییر عرض پالس‌ های یک سیگنال مربعی، به طور دقیق تنظیم کنیم. اساس PWM یک سیگنال مربعی است که به طور مداوم بین دو حالت روشن و خاموش سوئیچ می‌ شود. عرض پالس به مدت زمانی گفته می‌ شود که سیگنال در حالت روشن قرار دارد، با تغییر این عرض، مقدار متوسط ولتاژ یا جریان خروجی تغییر می‌ کند.

به طور کلی می توان گفت فرکانس کریر به تعداد دفعاتی گفته می‌ شود که سیگنال مربعی در یک ثانیه بین حالت‌ های روشن و خاموش سوئیچ می‌ شود. هرچه فرکانس کریر بالاتر باشد، شکل موج خروجی به یک سیگنال آنالوگ نزدیک‌ تر می‌ شود. در مقایسه با روش‌ های کنترل آنالوگ، PWM بازدهی بالاتری دارد، زیرا عناصر سوئیچینگ در حالت روشن یا خاموش قرار دارند و تلفات توان در حالت گذرا به حداقل می‌ رسد.

درصد فرکانس کاریر در واقع به نسبت زمانی که سیگنال در حالت روشن قرار دارد به کل دوره تناوب سیگنال اشاره دارد. به عبارت دیگر، این درصد نشان می‌ دهد که در هر دوره، سیگنال به مدت چه زمانی روشن و چه زمانی خاموش است.  هرچه درصد فرکانس کاریر بیشتر باشد، مدت زمان روشن بودن سیگنال در هر دوره بیشتر خواهد بود و در نتیجه مقدار متوسط ولتاژ یا جریان خروجی نیز بیشتر خواهد شد.

مثال ساده: فرض کنید یک سیگنال PWM با فرکانس 1 کیلوهرتز (1000 هرتز) داریم. این بدان معناست که این سیگنال در هر ثانیه 1000 بار بین حالت روشن و خاموش سوئیچ می‌ شود. اگر درصد فرکانس کاریر 50% باشد، به این معنی است که در هر دوره تناوب، سیگنال به مدت 50% از زمان روشن و 50% از زمان خاموش است. با افزایش درصد فرکانس کاریر به 75%، مدت زمان روشن بودن سیگنال در هر دوره به 75% افزایش می‌ یابد و در نتیجه مقدار متوسط ولتاژ یا جریان خروجی نیز افزایش می‌ یابد.

مهمترین کاربردهای فرکانس کریر

با تغییر عرض پالس‌ های فرکانس کریر (PWM)، می‌ توان مقدار ولتاژ یا جریان خروجی را با دقت بسیار بالایی کنترل کرد. این ویژگی در دستگاه‌ هایی مانند اینورتر صنعتی، منابع تغذیه سوئیچینگ و درایو‌های موتور بسیار کاربرد دارد. فرکانس‌ های بالای کریر باعث می‌ شوند که نویزهای الکترومغناطیسی تولید شده توسط دستگاه به فرکانس‌ های بالاتری منتقل شوند که فیلتر کردن آن ها آسان‌ تر است.

• کنترل سرعت موتور

با استفاده از فرکانس کریر می‌ توان سرعت و گشتاور موتورهای AC را به صورت دقیق کنترل کرد. این ویژگی در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، پتروشیمی و تهویه مطبوع کاربرد گسترده‌ ای دارد. فرکانس کریر برای کنترل سرعت و گشتاور موتورهای DC نیز به کار می‌ رود.

• منابع تغذیه سوئیچینگ

با استفاده از فرکانس کریر می‌ توان ولتاژ AC را به DC و یا بالعکس تبدیل کرد. در منابع تغذیه سوئیچینگ، از عناصر نیمه‌ هادی مانند ترانزیستورها به عنوان سوئیچ استفاده می‌ شود. با تغییر سریع حالت این سوئیچ‌ ها (روشن و خاموش شدن)، یک موج مربعی با فرکانس بالا تولید می‌ شود. این موج مربعی سپس به یک موج سینوسی تبدیل شده و به یک فیلتر اعمال می‌ شود تا نویزها حذف شوند. در نهایت، یک ولتاژ DC پایدار و با کیفیت بالا در خروجی حاصل می‌ شود. فرکانس کریر اینورتر بهینه می‌ تواند به افزایش راندمان منبع تغذیه کمک کند.

• اینورترها

اینورترها با استفاده از فرکانس کریر، جریان مستقیم DC را به جریان متناوب AC با فرکانس و ولتاژ دلخواه تبدیل می‌ کنند. با توجه به این که تبدیل انرژی در صورت عدم تنظیم مناسب فرکانس و ولتاژ، اتلاف های انرژی را به همراه دارد، به شما عزیزان توصیه می کنیم در این رابطه با افراد متخصص مشورت کنید.

مراکزی که در زمینه فروش اینورتر سه فاز و تک فاز فعالیت دارند، می توانند به شما کمک کنند تا بتوانید بسته به نیاز صنایع خود به شکل اصولی و همچنین با کمترین میزان اتلاف انرژی جریان مستقیم را به متناوب تبدیل کنید.

• کنترل توان خروجی

با تغییر پهنای پالس (Duty Cycle) در یک سیگنال مربعی، می‌ توان مقدار میانگین ولتاژ یا جریان خروجی را به دقت تنظیم کرد. این ویژگی به ویژه در مواردی که نیاز به تنظیم دقیق ولتاژ یا جریان وجود دارد، بسیار مفید است. برای مثال، در تجهیزات پزشکی، ولتاژ و جریان اعمال شده به بیمار باید با دقت بسیار بالایی کنترل شود تا از آسیب به بیمار جلوگیری شود.

در مقایسه با روش‌ های سنتی تنظیم ولتاژ و جریان، PWM به دلیل کاهش اتلاف انرژی در عناصر نیمه‌ رسانا، کارایی بالاتری دارد. مدارهای PWM به نسبت ساده بوده و با استفاده از میکروکنترلرها یا مدارهای مجتمع تخصصی می‌ توان آن‌ ها را پیاده‌ سازی کرد.

• کنترل نورپردازی

با تغییر عرض پالس، می‌ توان به راحتی شدت نور را از کمترین میزان تا بیشترین میزان تنظیم کرد. این ویژگی به ویژه در مواردی که نیاز به تنظیم دقیق نور وجود دارد، مانند نورپردازی فروشگاه‌ ها، موزه‌ ها و محیط‌ های کاری، بسیار مفید است.

در نهایت امکان تنظیم ولتاژ یا جریان با کمک فرکانس کریر اینورتر وجود دارد

فرکانس کریر به فرکانسی گفته می‌ شود که در فرآیندهای مخابراتی و الکترونیکی به‌ عنوان حامل اطلاعات مورد استفاده قرار می‌ گیرد. این فرکانس‌ ها به‌ عنوان واسطه‌ ای برای انتقال سیگنال‌ های پیام، اطلاعات را در باند فرکانسی وسیع‌ تری منتقل می‌ کنند و در نهایت اجازه می‌ دهند اطلاعات با کارایی و کیفیت بالا به مقصد برسد. کاربردهای آن با توجه به ماهیت و نیازهای سیستم‌ ها، از کنترل دور موتورهای الکتریکی تا ارتباطات ماهواره‌ ای و GPS، متفاوت و گسترده است.