برد کنترل درایو موتور

تشریح اجزای داخلی یک اینورتر

برای اینکه متوجه نحوه عملکرد درایور موتور یا اینورتر شوید، نیاز است که در ابتدا قسمت‌های مختلف سازنده این دستگاه را بشناسید. برای آشنایی بیشتر با اصلی‌ترین اجزای سازنده اینورتر می‌توانید بر روی لینک درج‌شده کلیک کنید. به طور کلی هر اینورتر از سه بخش اصلی  زیر تشکیل شده است:

• برد قدرت
• برد کنترلی
• برد ارتباط با کاربر

برد قدرت در اینورتر

برد قدرت اینورتر از بخش ­های متفاوتی تشکیل شده است که هرکدام از آنها وظیفه­ مخصوص به خود را در سیستم کلی انجام می­دهند. در ادامه به بررسی هرکدام از این اجزا و وظیفه آن‌ها خواهیم پرداخت. شکل زیر نیز ارتباط این اجزا با یکدیگر را نشان می­دهد.

• بخش یکسوساز سیگنال برق ورودی

این بخش از تعدادی دیود تشکیل شده است که وظیفه­ یکسوسازی سیگنال ورودی برق شهر را بر عهده دارند. در صورتی که برق ورودی به اینورتر، سه فاز باشد تعداد این دیودها شش عدد بوده و در صورتی که برق ورودی به اینورتر، تک­فاز باشد، تعداد این دیود­ها 4 عدد است. برق سینوسی شبکه پس از وارد شدن به این بلوک به صورت یکسو شده در خواهد آمد؛ ولی این سیگنال همچنان دارای ریپل است که باید توسط المان­ هایی گرفته شود. در صورتی که اینورتر از نوع ورودی سه فاز باشد، ورودی برق شبکه به این دستگاه با نام­ های R و S و T نمایش داده ­می­شود و اگر اینورتر از نوع تک­فاز باشد ورودی آن با نام­های L و N نام­گذاری می­شوند. شکل زیر این بلوک را همراه با سیگنال ورودی و خروجی آن نمایش می­دهد:

• بخش پیش شارژ خازن

این بلوک به منظور کاهش جریان لحظه­ های ورودی از پل دیود ورودی تعبیه می­شود. در واقع این بلوک با قرار دادن یک مقاوت درون مدار، از شارژ ناگهانی خازن لینک DC جلوگیری می­کند و پس از شارژ شدن خازن تا مقدار معینی، این مقاوت اتصال کوتاه می­شود تا از مدار خارج شود.

پس از جریان­کشی خازن و شارژ شدن آن توسط مسیر مقاومت، مقاومت موجود در مسیر جریان گرم می­شود که با سنس شدن دمای آن به میزان عبور جریان از آن و در نتیجه میزان شارژ شدن خازن پی برده می­شود و پس از آن در مورد در مدار بودن یا از مدار خارج شدن این مقاومت تصمیم گرفته می­شود.

• بخش خازن و صافی

این بخش از یک یا تعداد بیشتری خازن تشکیل شده که در مسیر آن نیز یک یا دو عدد سلف قرار گرفته است. مجموعه­‌ی قطعات این بخش وظیفه­‌ی صاف کردن ولتاژ یکسو شده توسط یکسوساز ورودی را بر عهده دارند. این ولتاژ به دلیل ریپلی که پس از یکسو شدن دارد، باید توسط یک فیلتر LC صاف شود تا بتواند توسط بلوک بعدی مورد استفاده قرار گیرد. شکل زیر ولتاژ ورودی و خروجی این بخش را نمایش می­دهد:

• بخش سوئیچینگ خروجی

بلوک سوئیچینگ خروجی به طور کلی از 6 عدد IGBT تشکیل شده که وظیفه­ سوئیچ کردن سیگنال DC را بر عهده دارند. خروجی این مجموعه سیگنالی از نوع PWM است که یک سیگنال سینوسی را توصیف می­کند. سیگنال PWM خروجی توسط این بلوک توسط ترمینال‌هایی با نام­ های U و V و W به موتور اعمال می­شوند. شکل زیر، شماتیک مدار و ولتاژ PWM اعمال شده به موتور را نمایش می­دهد.

در ادامه لازم به ذکر است که با تغییر دادن میزان روشن و خاموش بودن هرکدام از IGBTها است که میزان دامنه­ سینوسی خروجی تعیین می­شود. میزان فرکانس ولتاژ خروجی نیز بر اساس سیکل تکرار PWM تعیین می­شود. همچنین یکی از مشخصات مهم در این سیگنال PWM فرکانس کریر یا پالس‌های مربعی است که توسط آن این سیگنال PWM تولید می­شود. در شکل زیر نیز چند نمونه دیگر از سیگنال PWM را نمایش داده‌­ایم. در این شکل شما می­توانید فرکانس‌های سینوسی مختلف را مشاهده نمایید.

• بخش ترمز

این قسمت از یک مقاومت و یک المان سوئیچ کننده مثل IGBT تشکیل شده است. در صورتی که موتور در حال حرکت با یک سرعت مشخص باشد و ما در طول فرایند کنترلی نیاز داشته باشیم که سرعت موتور را کاهش دهیم، موتور از حالت مصرف کننده به حالت تولیدکننده­‎‌ی انرژی الکتریکی در آمده و ولتاژ روی باس DC شروع به افزایش می­کند. اگر این افزایش ولتاژ محدود نشود، منجر به خرابی خازن باس DC و بعضی قطعات دیگر مثل IGBT خواهد شد. برای جلوگیری از این مشکل نیاز داریم که افزایش ولتاژ ایجاد شده را با تلف کردن آن درون یک مقاومت موسوم به مقاومت ترمز جبران نماییم. لذا مقاومت ترمز از یک سو به باس DC و از سوی دیگر به IGBT ترمز وصل می‌شود که با سوئیچ کردن IGBT با دیوتی سایکل مشخص این مورد نیز رفع خواهد شد. شکل زیر محل قرار گیری مقاومت ترمز در مدار را نمایش می­دهد: