راه اندازی اینورتر با منبع تغذیه DC

یکی از قابلیت‌های کاربردی بعضی از اینورتر ها این است که می‌تواند با تغذیه DC هم کار کند. در نگاه اول شاید عجیب به نظر برسد، چون عموم افراد اینورتر را فقط به‌عنوان تجهیزی می‌شناسند که ورودی‌اش برق AC شبکه و خروجی‌اش برق AC سه‌فاز برای موتور است. اما اگر کمی عمیق‌تر نگاه کنیم، داخل هر اینورتر تقریباً این اتفاق می‌افتد: برق AC ورودی ابتدا یکسوسازی می‌شود و به یک ولتاژ DC روی باس DC تبدیل می‌شود، بعد بخش IGBT اینورتر ها همین DC را دوباره به یک AC سه ‌فاز با فرکانس و ولتاژ قابل کنترل تبدیل می‌کند و به موتور می‌دهد. در این مقاله به بررسی کاربرد ها و چگونگی راه اندازی اینورتر با تغذیه dc میپردازیم.

کاربرد راه اندازی اینورتر با تغذیه DC

این قابلیت در عمل چند کابرد مهم دارد. یکی از رایج‌ترین کاربرد ها زمانی است که منبع انرژی شما  DC است یا شما از قبل یک باس   DC  مرکزی دارید. مثال آن سیستم‌هایی هستند که باتری یا پک باتری دارند، یا سیستم‌های خورشیدی و برخی منابع انرژی ذخیره‌ساز که خروجی‌شان DC است. در چنین شرایطی اگر مجبور باشید ابتدا DC را به AC تبدیل کنید و سپس دوباره داخل اینورتر آن را به DC برگردانید، عملاً دو بار تبدیل انرژی انجام داده‌اید که هم تلفات را بالا می‌برد و هم تجهیزات و فضای بیشتری می‌خواهد. برای مثال وقتی اینورتر GD200A قابلیت راه اندازی با منبع تغذیه dc را دارد و این به این معنی است که ورودی برق DC  را می‌پذیرد؛ در این صورت تبدیل‌های اضافی( ACبه DC و…) حذف می‌شود و سیستم ساده‌تر و جمع‌وجورتر می‌شود.

کاربرد دوم به طراحی تابلو و هزینه‌های جانبی برمی‌گردد. در بعضی پروژه‌ها، چندین درایو یا چند مصرف‌کننده دارید که می‌توانند روی یک باس DC مشترک تغذیه شوند. اگر چنین معماری‌ای انتخاب شود، بخشی از تجهیزات بالادستی مشترک می‌شود و حجم قطعات تکراری کم می‌شود. نتیجه‌اش کاهش فضای اشغال ‌شده در تابلو و کاهش هزینه ها ؛ که کاهش فضای اشغال‌شده و کاهش هزینه را  برای کارفرما به دنبال دارد. ضمن اینکه در بعضی طراحی‌ها، داشتن باس DC مشترک می‌تواند به مدیریت بهتر انرژی‌های برگشتی در ترمزگیری هم کمک کند، چون انرژی می‌تواند در سطح باس بین مصرف‌کننده‌ها جابه‌جا شود یا به یک واحد جذب یا ذخیره منتقل شود؛ البته این موضوع وابسته به معماری کلی سیستم است.

چگونگی راه اندازی اینورترها با منبع تغذیه DC

وقتی گفته می‌شود اینورتر قابلیت استفاده با تغذیه DC را دارد، یعنی شما می‌توانید به جای اینکه مرحله یکسوسازی را با برق AC انجام دهید،  برق DC را مستقیم به بخش لینک DC اینورتر بدهید و درایو همان وظیفه اصلی‌اش یعنی تولید خروجی AC سه ‌فاز برای موتور را انجام دهد. نکته مهم این است که همه‌ی اینورترها اجازه تغذیه DC را نمی‌دهند. باید در کاتالوگ درایو نوشته باشد که ورودی DC-Link مجاز است یا ترمینال‌های P+/N- (یا DC+/DC-) برای تغذیه تعریف شده‌اند.

مهم ترین شرط برای راه اندازی درایو با منبع تغذیه DC این است که ولتاژ dc باید در محدوده مجاز باشد. باس DC داخل درایو از AC ورودی ساخته می‌شود، بنابراین مقدارش تقریباً برای ورودی  تکفاز  220VAC ولتاژ باس  DC حدود 310VDC و برای ورودی سه فاز 380VAC ولتاژ باس DC حدود 540VDC است. پس اگر درایو در کلاس ولتاژی 220V است، معمولاً ولتاژی نزدیک 300VDC  و اگر کلاس 380V است، ولتاژی نزدیک 520-560VDC را میخواهد.

اگر ولتاژ  DC کمتر از حد لازم باشد خطای  Undervoltage میدهد یا زیر بار ریست می‌کند و اگر ولتاژ DC بیشتر باشد، ممکن است خازن ها بترکند و یا به IGBT آسیب خیلی جدی وارد شود.

مراحل راه اندازی اینورتر با منبع تغذیه dc

برای این کار ابتدا دیتاشیت درایو مربوطه را مطالعه کنید و مطمئن شوید استفاده از ترمینال  DC-Link برای تغذیه مجاز است. و سپس مراحل کار را به ترتیب زیر انجام دهید:

1. DC را به P+ و N- (یا DC+/DC-) وصل کنید و قطب های مثبت و منفی را حتما رعایت کنید.
2. حتماً فیوز DC سریع یا کلید حفاظتی DC بگذارید. فیوز DC سریع یک فیوز مخصوص مدارهای جریان مستقیم (DC) است که وقتی اتصال کوتاه یا جریان خیلی زیاد رخ بده، خیلی سریع قطع می‌کند تا IGBT اینورتر نسوزد، خازن‌های باس DC آسیب نبینند، سیم‌ها داغ نکنند و آتش‌سوزی رخ ندهد. کلید حفاظتی DC یک کلید اتوماتیک است که در برابر اتصال کوتاه و اضافه جریان محافظت می‌کند.
3. وقتی منبع DC را یک‌دفعه وصل کنیم، خازن‌ها در لحظه اول مثل اتصال کوتاه رفتار می‌کنند و جریان خیلی زیاد می‌کشند ، جرقه شدید می‌زند؛ فیوز می‌پرد؛ کنتاکتور می‌سوزد و یا حتی ممکن است برد اینورتر آسیب ببیند. در این صورت باید قبل از اینکه برق DC را مستقیم به اینورتر وصل کنیم، خازن ‌های داخل اینورتر را آهسته و کنترل‌شده شارژ کنیم تا جرقه و جریان ضربه ای نداشته باشیم. برای مثال از یک مدار فرمان با راه انداز مقاومتی استفاده شود.
4. بعد از شارژ خازن‌ها، مقاومت ها را بای‌پس کنید و اینورتر را مثل حالت عادی روشن نگه دارید.
5. تنظیمات اینورتر را مثل حالت معمول انجام دهید (فرکانس، مد کنترلی، رمپ‌ها، جریان نامی موتور و…).
6. اگر ترمز سریع یا بار با اینرسی بالا دارید، ترمز مناسب را لحاظ کنید.

جمع بندی کلی

در این مقاله به بررسی کاربرد ها و مراحل راه اندازی اینورتر با تغذیه dc پرداختیم. در این مبحث نکته مهم این است که حتی با تغذیه  DC، درایو همچنان خروجی سه ‌فاز کنترل ‌شده به موتور می‌دهد و موتور همان رفتار کنترل کننده و تنظیم کننده خود( سرعت و گشتاور ) را خواهد داشت. تفاوت فقط در این است که ورودی دستگاه به جای AC، DC است و مرحله یکسوسازی عملاً انجام نمی‌شود. به همین دلیل، این قابلیت برای کاربردهایی که تغذیه DC در دسترس است یا محدودیت فضا و راندمان اهمیت زیادی دارد، یک مزیت واقعی محسوب می‌شود.

در عین حال، چون این قابلیت مستقیماً به DC لینک و انرژی داخلی درایو مربوط است، اجرای درست آن در پروژه اهمیت دارد: منبع DC باید از نظر سطح ولتاژ و توان‌دهی با نیاز درایو همخوانی داشته باشد، و حفاظت‌ها و سیم‌بندی باید مطمئن انجام شود تا هم ایمنی حفظ شود و هم درایو در شرایط گذرا (مثل افت یا جهش ولتاژ DC) پایدار بماند.