หลักการทำงานของอินเวอร์เตอร์

หลักการทำงานของอินเวอร์เตอร์

อินเวอร์เตอร์

 คลิกดูอินเวอร์เตอร์

            หลักการทำงานของอินเวอร์เตอร์คือจะรับพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงเข้าไปสู่ตัวเครื่องอินเวอร์เตอร์ ไม่ว่าการผลิตจากแผงโซล่าเซลล์แล้วส่งไปที่ควบคุมกระแส หรือไฟฟ้ากระแสตรงจากแบตเตอรี่ก็ตาม หลังจากนั้นจะผ่านวงจรไฟฟ้าภายในตัวอินเวอร์เตอร์ที่ประกอบไปด้วยทรานซิสเตอร์ ซึ่งจะทำหน้าที่ในการแปลงแรงดันให้สลับกันไปมาระหว่างความต่างศักย์ที่เป็นบวกและลบจนได้เป็นพลังงานไฟฟ้าที่เป็นไฟกระแสสลับ

รูปแบบของรูปคลื่น

แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่แปลงได้จากตัวอินเวอร์เตอร์ จะมีรูปแบบของลูกคลื่นที่ผลิตได้อยู่สองแบบใหญ่ๆด้วยกัน

1.)   รูปคลื่นสแควร์เวฟ(Square Wave)

รูปคลื่นสเเควร์เวฟ(Square Wave)

               มีลักษณะเป็นทรงเหลี่ยม อีกรูปแบบที่ใกล้เคียงกับรูปคลื่นสแควร์เวฟก็คือโมดิฟายซานย์เวฟ(Modified-Sinewave)ซึ่งจุดที่เปลี่ยนระหว่างคลื่นบวกกับลบจะมีความชันน้อยกว่า ส่วนใหญ่แล้วจะเจอกับอินเวอร์เตอร์ที่มีราคาถูก หาซื้อได้โดยทั่วไป อินเวอร์เตอร์ที่มีแรงดันขาออกเป็นแบบสองลูกคลื่นนี้จะนำไปใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไม่ค่อยมีผลกับรูปแบบของลูกคลื่นมากนักเช่นหลอดไฟ เป็นต้น แต่ถ้านำไปใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีส่วนประกอบของเส้นลวดพัน เช่นมอเตอร์พัดลม จะทำให้เกิดเสียงฮัมและความร้อนจากตัวมอเตอร์ ส่งผลให้มอเตอร์เสียหายได้ เนื่องจากรูปแบบลูกคลื่นไม่สอดกับหลักการทำงานภายในของตัวมาเตอร์นั่นเอง

2.)   รูปคลื่นซายน์เวฟ(Sine Wave) 

รูปคลื่นซายน์เวฟ(Sine Wave)

             อินเวอร์เตอร์ที่ผลิตรูปคลื่นแบบนี้ออกมาจะมีราคาที่สูงกว่า เพราะรูปคลื่นซานย์จะรองรับการนำไปใช้งานกับเครื่องใช้ไฟฟ้าได้ทุกชนิดโดยไม่ทำให้เกิดปัญหา และมีรูปร่างของคลื่นที่ผลิตได้เหมือนกับรูปคลื่นไฟฟ้าตามบ้านทุกประการ การนำเอาท์พุตของอินเวอร์เตอร์ซายน์เวฟนี้ไปจ่ายให้กับพัดลม พัดลมจะทำงานปกติไม่เกิดเสียงฮัมแต่อย่างใด

 อินเวอร์เตอร์ตามระบบที่ติดตั้ง

โดยทั่วไปอินเวอร์เตอร์จะแบ่งแยกตามระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ซึ่งมีอยู่สองแบบใหญ่ๆด้วยกัน ได้แก่

1.)   อินเวอร์เตอร์ที่ใช้กับระบบสแตนอโลน(Stand-Alone System) 

              เป็นระบบอิสระที่ไม่มีปฏิสัมพันธ์กับการไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์แบบนี้จะมีหลักการทำงานเบื้องต้นที่กล่าวไปคือ รับพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์ หรือไฟฟ้ากระแสตรงจากแบตเตอรี่(เวลากลางคืนจากพลังงานที่ชาร์จไว้โดยแผงโซล่าเซลล์ในเวลากลางวัน) แล้วแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ จ่ายให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับต่อไป

2.)   อินเวอร์เตอร์ที่ใช้กับระบบออนกริต(On-grid System) 

              เป็นระบบที่ทำงานสัมพันธ์กับการไฟฟ้า มีชื่อเรียกอินเวอร์เตอร์ชนิดนี้โดยทั่วไปว่า กริตไทน์อินเวอร์เตอร์(Grid-Tied Inverter)ลักษณะการทำงานของอินเวอร์เตอร์ระบบนี้จะเหมือนกับอินเวอร์เตอร์โดยปกติทั่วไปแต่จะต้องมีแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจากการไฟฟ้าป้อนให้กับอินเวอร์เตอร์อีกทางหนึ่งด้วย ตัวอินเวอร์เตอร์แบบนี้ถึงจะทำงาน ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์จะถูกใช้ไปกับเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆภายในบ้าน(สำหรับระบบออนกริตแบบลดภาระค่าไฟฟ้า) หรืออาจจะแปลงไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์ป้อนตรงให้กับสายส่งเพื่อขายไฟให้กับการไฟฟ้าตามโครงการVSPPได้

กริตไทน์อินเวอร์เตอร์ในปัจจุบันจะตัดการทำงานตัวมันเองทันทีที่ไฟฟ้าจากการไฟฟ้าดับเพื่อป้องกันไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์ผ่านไปยังสายไฟของการไฟฟ้าซึ่งจะเป็นอันตรายต่อช่างไฟฟ้าที่จะมาซ่อมได้

แบตเตอรี่สำหรับพลังงานทดแทน

แบตเตอรี่สำหรับพลังงานทดแทน

แบตเตอรี่ เป็นอุปกรณ์มีหน้าที่กักเก็บประจุไฟฟ้า และจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ต่างๆ สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ

 แบตเตอรี่ปฐมภูมิ (Primary Battery)

 แบตเตอรี่ปฐมภูมิ (Primary Battery)

แบตเตอรี่ที่ทำการชาร์จใหม่ไม่ได้ จึงต้องชาร์จจนเต็มมาจากโรงงาน เช่น แบตเตอรี่นาฬิกา แบตเตอรี่ไฟฉาย ซึ่งเมื่อใช้ไฟในแบตเตอรี่จนหมดจะไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีก

 แบตเตอรี่ทุติยภูมิ (Secondary Battery)

 แบตเตอรี่ทุติยภูมิ (Secondary Battery)

แบตเตอรี่ที่ทำการชาร์จใหม่ได้ เมื่อแบตเตอรี่มีไฟที่อ่อนลง เช่นแบตเตอรี่รถยนต์ แบตเตอรี่มือถือ หรือแบตเตอรี่โซล่าเซลล์

    ระบบผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ จะใช้แบตเตอรี่แบบทุติยภูมิ ซึ่งสามารถชาร์จประจุไฟฟ้าได้ใหม่ เมื่อแบตเตอรี่มีกำลังไฟที่อ่อนลงหรือพลังงานไฟฟ้าลดลง แบตเตอรี่จะเก็บพลังงานไฟฟ้า ที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์ เข้ามาเก็บไว้ แล้วปล่อยกำลังไฟฟ้าออกไปให้กับโหลด โดยกระแสไฟฟี่อกไปนั้นเป็นไฟฟ้ากระแสตรง สามารถจ่ายไฟฟ้าในเวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์ ในช่วงเวลากลางคืน หรือเมฆครึ้มตลอดวันแทนไฟฟ้าจากการไฟฟ้าได้

    การชาร์จแบตเตอรี่ของระบบการผลิตไฟฟ้าโซล่าเซลล์ จะผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ แล้วจ่ายให้เครื่องควบคุมการชาร์จก่อน เพื่อปรับแรงดันไฟฟาให้เหมาะสมกับแบตเตอรี่ก่อนจะไหลไปเก็บแบตเตอรี่ แบตเตอรี่มีหลายชนิด เช่น ลีดเอซิด (Lead-Acid Battery), อัลคาไลน์ (Alkaline), นิคเกิลแคดเมียม (Nickel-cadmium) แต่ที่นิยมใช้กันมากที่สุดก็คือ แบตเตอรี่ลีดเอซิด เพราะมีอายุการใช้งานนาน และมีการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่สูง ส่วนโหลดสามารถใช้กับที่เป็นโหลดไฟฟ้ากระแสตรงได้เลย หรือแต่ถ้าต้องการใช้งานกับโหลดไฟฟ้ากระแสสลับ จะต้องต่อผ่านอินเวอร์เตอร์ก่อน เพื่อให้อินเวอ์เตอร์แปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นกระแสสลับ

โครงสร้างของแบตเตอรี่ แบบลีดเอซิด(Lead-Acid Battery)   

ภายในลีดเอซิดแบตเตอรี่ จะประกอบด้วยเซลล์อยู่ภายใน โดยต่อกันแบบอนุกรม จำนวนเซลล์ จะขึ้นอยู่กับการออกแบบแบตเตอรี่นั้นๆ ว่าให้มีค่าแรงดันใช้งานที่เท่าไร โดยทั่วไปหนึ่งเซลล์จะมีแรงดันประมาณ 2 โวลท์ ดังนั้นถ้าให้จ่ายไฟ 12 โวลท์ จะมีแผงภายในจำนวน 6 เซลล์ ต่ออนุกรมกันอยู่

การปล่อยประจุไฟฟ้าของแบตเตอรี่ จะแบ่งออกเป็นสองแบบด้วยกัน ดังนี้

Shallow-Cycle Battery 
เป็นแบตเตอรี่แบบรถยนต์ สามารถปล่อยประจุไฟฟ้าได้น้อย ประมาณ 10-20 % ของประจุไฟฟ้าทั้งหมด ก่อนจะทำการชาร์จประจุใหม่ การปล่อยประจุไฟฟ้า จะมีหน่วยเป็นแอมอาวด์ (Ahr) หมายถึง ปริมาณการปล่อยประจุกระแสไฟฟ้าใน 1 ชั่วโมง แต่ในความเป็นจริง จะไม่สามารถปล่อยประจุจากแบตเตอรี่จนหมดได้ เช่น หากมีแบตเตอรี่ ขนาด 100 แอมอาวด์ แบตเตอรี่นี้จะปล่อยประจุไฟฟ้า ได้เพียง 10-20 แอมอาวด์ หลังจากนั้นจะต้องทำการชาร์จประจุให้เต็ม ก่อนการคลายประจุครั้งต่อไป ถ้าการปล่อยประจุมากเกินกว่าที่กำหนดไว้ จะทำให้แบตเตอรี่ มีอายุการที่ใช้งานได้ไม่นาน

Deep-Cycle Battery

Deep-Cycle Battery 
แบตเตอรี่ที่ออกแบบมา ให้สามารถปล่อยประจุไฟฟ้าได้มาก ประมาณ 60-80 %ของประจุไฟฟ้าทั้งหมด ก่อนจะทำการชาร์จประจุใหม่ ส่วนใหญ่จะนำมาใช้กับระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าในบ้านพักอาศัย แบตเตอรี่ชนิดนี้ จะมีราคาที่สูงกว่าแบบแรกมาก แต่ใช้เพียงไม่กี่ตัว ก็สามารถทดแทนประจุไฟฟ้ารวม จากแบตเตอรี่แบบแรกได้ แบตเตอรี่แบบนี้จึงมีความคุ้มค่าในระยะยาว

    การใช้แบตเตอรี่รถยนต์ แทนแบตเตอรี่ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ แบบ Deep-Cycle สามารถใช้ได้ หากอุปกรณ์ไฟฟ้าใช้กระแสไฟไม่มาก แต่ต้องคำนวนให้ดีว่า ไม่ควรที่จะปล่อยกระแสไฟออกจากแบตเตอรี่มากเกินไป เพราะถ้าปล่อยกระแสไฟ ออกจากแบตเตอรี่มากเกินไป จะทำให้แบตเตอรี่เสียเร็ว

    อีกอย่าง แบตเตอรี่รถยนต์ มีอายุการใช้งานประมาณ 2 ปี แต่ถ้าเป็นแบตเตอรี่ Deep-Cycle ที่สามารถปล่อยประจุไฟฟ้าได้มาก จะมีอายุการใช้งาน 4-5 ปี ถ้าใช้งานกับระบบโซลาร์เซลล์แล้ว แบตเตอรี่แบบ Deep-Cycle มีความคุ้มค่ามากกว่า