عاكس كهربائي
عاكس كهربائي أومبدل التيار current inverter هوجسر إلكتروني مكون من عناصر ثايرستورية نصف ناقلة semi - conductor، يأخذ التيار المستمر من المنبع ويحقنه في الحمل، كما يعمل على تبديله commutate دورياً من طور إلى طور آخر في الحمل، بحيث يصبح متناوباً. بناء عليه يطلق أيضاً على نظام مبدل التيار المستمر إلى تيار متناوب بـ DC-AC converter. وقد يحدث المبدل أحادي الطور أوثلاثي الطور. ويعمل مبدل التيار على تبديل قطبية التيار، وذلك خلافاً لمبدل التوتر الذي يعمل على تبديل قطبية التوتر . voltage inverte وقد يطلق عليه اسم معرج inverter في بعض الأحيان. يرتبط اسم المبدل أوالمعرج بخواص المنبع والحمل ومواصفاتهما، ويمكن من هذه الخواص استنتاج طبيعة التبديل الواجب تحقيقه من خلال عناصر أنصاف النواقل المستخدمة.
أنواع المبدلات
تميز ثلاثة أنواع من المبدلات وفقاً لكيفية تشغيلها:
1 ـ مبدل التوتر voltage inverter
2 ـ مبدل التيار current inverter
3 ـ المبدل المهتز resonant inverter
تستخدم الأنواع الثلاثة لتحويل التوتر أوالتيار المستمر إلى توتر أوتيار متناوب، وقد سُميَّت مبدلات التيار أوالتوتر لأنها تغذى من منبع تيار / أوتوتر مستمر. وأخذت المبدلات المهتزة اسمها بسبب حتى عملية التبديل نتيجة حدوث اهتزاز أوطنين في دارة الحمل.
and automatic equivalent
auto-switching device implemented with two transistors and split winding auto-transformer in place of the mechanical switch.
إن طبيعة المنبع المستمر هي التي تفرض نوعية الحمل المتناوب، وعليه فإن مبدلات التيار (C.I) يجب حتى تغذي حمل توتر، كما حتى مبدلات (معرجات) التوتر (V.I) يجب حتى تغذي حمل تيار. يتم عادةً تحقيق منبع التيار (الشكل 1) باستخدام جسور تقويم مع إضافة كبيرة على التسلسل مع خرج جسر التقويم المستمر، وذلك بهدف الحفاظ على تيار حمل ثابت. كما حتى تحقيق منبع توتر (الشكل 2) يتم باستخدام جسور تقويم وإضافة مكثف ذي سعة كبيرة على التفرع مع الخرج المستمر، بقصد الحفاظ على توتر ثابت مهما تغير الحمل.
في بدايات استخدام مبدلات التيار، أومبدلات التوتر كان تشغيل القاطع الإلكتروني يستمر طوال فترة نصف الدور الموجب (أوالسالب). لكن بعد تطور بنية العناصر الإلكترونية وتطور أسلوب القياس أمكن تقطيع فترة تشغيل العنصر الواحد في أثناء نصف الدور ، والعمل على تشغيله وفصله عدة مرات (منخمسة إلى50 مرة) في نصف الدور الواحد، وسمي هذا النظام بنظام تعديل عرض النبضة pulse width modulation . إذا الغاية الأساسية من هذا النظام هي تخفيف الفاقد في العناصر الإلكترونية وتحديد رتبة التوافقيات ومطالها في توتر الخرج وتياره، وهذا بدوره ينقص المفاقيد والتوافقيات في الحمل ويحسن من أداء المحركات الكهربائية المربوطة إلى المبدلات. '"`UNIQ--postMath-00000001-QINU`"'
1-مبدأ عمل مختلف المبدلات
يمثل الشكل (3) بنية مبدل أحادي الطور، تحتوي دارته أربعة قواطع هي (K1, K2, K3, K4) وتوتر الدخل مستمر E، والحمل مختلط له نهايتان، O & O`. سيتم في النصف الأول للدور (أي الفترة 0<t< T/2) توصيل القواطع K1 & K3 وفصل القواطع K4 & K2. عندئذٍ سيرتبط طرف الحمل O إلى القطب الموجب للمنبع النقطة (a) عبر القاطع K1 وسيمر فرضاً تيار موجب. وسيتم في النصف الثاني للدور (أي الفترة T/2 < t < T) فصل القاطعين K1 وK3 وتوصيل القاطعين K2 وK4 سيتصل عندئذٍ طرف الحمل O بالقطب السالب النقطة (b) للمنبع عبر K4 وسيمر التيار في الحمل باتجاه معاكس للحالة الأولى، وباللقاء الطرف في نصف الدور الأول كان متصلاً بالقطب السالب النقطة (b) عبر K3، ونصف الدور الثاني اتصلت بالقطب الموجب (a) مباشرة عبر K2.
2ـ مبدل التيار أحادي الطور monophase current inverter
تختلف بنية مبدلات التيار عن بنية مبدلات التوتر، من حيث كيفية التبديل أوفصل العنصر الذي كان موصلاً ونقله لحالة الحجز أوالفصل.
يبين الشكل (4) بنية معرج التيار أحادي الطور، ويُلاحظ من الشكل حتى هذا النوع من المبدلات لا يحتاج إلى وضع ديودات حرة على التفرع لكل عنصر بتر أوتبديل خلافاً لمعرجات التوتر. ويمكن القول إذا المكثف هوالعنصر الأساسي المستخدم لتحقيق التبديل أوالحجز للثايرستور المستخدم كعنصر بتر في هذه المبدلات.
لدى تطبيق نبضات القدح على الثايرستورين Th1 وTh3 عند الزمن t = 0 يمر التيار الموجب في الحمل وتشحن المكثفات C1 وC2 بقطبية حيث إذا الطرف اليساري لـ C1 وC2قد يكون موجباً ، عند لحظة بدء نصف الدور الثاني (T/2) (والتي يمكن التحكم بها حسب تردد العمل المطلوب) يتم تطبيق نبضات قدح على الثايرستورين Th2 وTh4 مما يؤدي إلى تشغيلهما، وعليه فإن تشغيل الثايرستور Th2 سيعمل بمساعدة المكثف C1 على فصل الثايرستور Th1، كما حتى تشغيل الثايرستور Th4 سيعمل على فصل الثايرستور Th3 بمساعدة المكثف C2. وبالتالي سيمر في الحمل تيار سالب معاكس بالاتجاه لنصف الدور الأول . إلى غير ذلك بالتتابع ، وحسب التردد المرغوب العمل عنده يمكن إجراء عمليات التبديل للتيار في الحمل من موجب إلى سالب ، وهذا سبب تسميته بمبدل التيار؛ لأن التيار في الحمل سيكون ثابتاً ومنبع التيار سيقدم هذا التيار الثابت في جميع نصف دور .
3 ـ معرج التيار ثلاثي الطور ذوالتبديل الذاتي Three phase current inverter
يتكون المعرج الثلاثي الطور (الشكل 5) من ستة ثايرستورات (Th1…Th6) وستة مكثفات تبديل (C1…C6)، الثايرستور Th3 يفصل Th1 والثايرستور Th5 يفصل Th3 والثايرستور Th1 يفصل Th5 وباللقاء الثايرستور Th6 يفصل Th4 وTh2 يفصل Th6إلى غير ذلك Th4 سيفصل Th2. المكثفات تشحن حسب مراحل القدح، وتتابع قدح العناصر سيكون كما يأتي (Th1-Th2 …Th3-Th6)، الزاوية بين نبضة قدح جميع ثايرستور والآخر تساوي 60 º درجة كهربائية.
وليس ضرورياً حتىقد يكون عرض نبضات القدح مساوياً120 º وقد لايتجاوز 90 º.
تُغذِّي مثل هذه المعرجات عموماً المحركات التحريضية ذات القفص السنجابي، وهي تعمل على تغيير سرعة دوران المحرك بدءاً من التوقف وصولاً لسرعة أكبر من السرعة الاسمية، وتستطيع في الوقت نفسه تغيير التوتر المطبق على المحرك.
يتم تغيير التوتر عادةً عن طريق التحكم بجسر التقويم (منبع التيار المستمر)، في حين يتم تغيير التردد عن طريق التحكم بتتابع نبضات القدح المطبقة على الثايرستورات المشكلة للمبدل .
تم تطوير هذه المبدلات باستخدام مبدلات ثايرستورية ذات جسر تبديل إضافي، في هذه الحالة يستخدم جسر ثايرستوري مكوَّن من ستة ثايرستورات مع ثلاثة مكثفات تبديل عوضاً عن ست مكثفات كما سبق.
تصميميات متطورة
| waveform | signal transitions per period |
harmonics eliminated |
harmonics amplified |
System Description |
THD |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 | - | - | 2-level square wave |
~45% | |
| 4 | 3, 9, 27,... | - | 3-level "modified square wave" |
> 23.8% | |
| 8 | 5-level "modified square wave" |
> 6.5% | |||
| 10 | 3, 5, 9, 27 | 7, 11,... | 2-level very slow PWM |
||
| 12 | 3, 5, 9, 27 | 7, 11,... | 3-level very slow PWM |
أنظر أيضاً
 |
مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Inverters (power). |
- Rectifier
- Solar inverter
- Distributed inverter architecture
- Grid tie inverter
- Push-pull converter
- Static inverter plant
- Switched-mode power supply (SMPS)
- Space vector modulation
- Variable-frequency drive
- Inverter (air conditioning)
المصادر
- الموسوعة العربية
- ^ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير سليم؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماةpowerelectronics
مصادر عامة
-
Bedford, B. D. (1964). Principles of Inverter Circuits. New York: John Wiley & Sons, Inc. ISBN . Unknown parameter
|coauthors=ignored (|author=suggested) (help) - Mazda, F. F. (1973). Thyristor Control. New York: Halsted Press Div. of John Wiley & Sons. ISBN .
- Dr. Ulrich Nicolai, Dr. Tobias Reimann, Prof. Jürgen Petzoldt, Josef Lutz: Application Manual IGBT and MOSFET Power Modules, 1. Edition, ISLE Verlag, 1998, ISBN 3-932633-24-5 PDF-Version
وصلات خارجية
- The Next Solar Frontier: Distributed Inverter Architecture
