การทำงานของอินเวอร์เตอร์แบบตัวกรอง LC คืออะไร

อินเวอร์เตอร์ฟิลเตอร์ LC เป็นวงจรไฟฟ้าที่รวมฟังก์ชันของอินเวอร์เตอร์และฟิลเตอร์เข้าด้วยกัน หน้าที่หลักของอินเวอร์เตอร์ฟิลเตอร์ LC คือการแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแบตเตอรี่ให้เป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่เหมาะสมสำหรับขับเคลื่อนอุปกรณ์ไฟฟ้า โดยทำการกรองเอาต์พุตเพื่อปรับปรุงคุณภาพของสัญญาณคลื่น AC รายละเอียดการทำงานของอินเวอร์เตอร์ฟิลเตอร์ LC มีดังนี้:

ส่วนประกอบของอินเวอร์เตอร์ฟิลเตอร์ LC

ส่วนอินเวอร์เตอร์

ส่วนอินเวอร์เตอร์จะแปลงอินพุต DC ให้เป็นเอาต์พุต AC ซึ่งมักทำโดยการเปิดและปิดสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ เช่น MOSFET หรือ IGBT อย่างรวดเร็ว เพื่อสร้างสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมหรือสัญญาณ PWM (Pulse Width Modulation)

ส่วนฟิลเตอร์ LC

ฟิลเตอร์ LC ประกอบด้วยอินดักเตอร์ (L) และคาปาซิเตอร์ (C) ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือขนาน หน้าที่ของฟิลเตอร์นี้คือการทำให้ขอบของคลื่นสี่เหลี่ยมหรือสัญญาณ PWM ที่สร้างขึ้นโดยส่วนอินเวอร์เตอร์ราบเรียบขึ้น ทำให้ได้เอาต์พุตคลื่นไซน์ที่สะอาดขึ้น

หลักการทำงานของอินเวอร์เตอร์ฟิลเตอร์ LC

การแปลง DC เป็น AC

ส่วนอินเวอร์เตอร์จะแปลงแรงดันอินพุต DC ให้เป็นสัญญาณคลื่น AC ซึ่งมักเป็นสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมหรือสัญญาณ PWM ที่มีฮาร์โมนิกสูง ซึ่งไม่เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อความร้อน

การกรองเอาต์พุต

ส่วนฟิลเตอร์ LC จะทำการปรับปรุงเอาต์พุตจากส่วนอินเวอร์เตอร์:

• บทบาทของอินดักเตอร์ (L) คือการป้องกันส่วนประกอบความถี่สูงและผ่านส่วนประกอบความถี่ต่ำ (ความถี่พื้นฐานของสัญญาณ AC)

• บทบาทของคาปาซิเตอร์ (C) คือการป้องกันส่วนประกอบความถี่ต่ำและผ่านส่วนประกอบความถี่สูง ทำให้กรองเสียงรบกวนและความถี่สูงที่ไม่ต้องการออก

• ร่วมกัน L และ C จะสร้างวงจรก้องที่กรองความถี่ที่ไม่ต้องการออกไป ทำให้ได้คลื่นเอาต์พุตที่ราบเรียบและคล้ายคลื่นไซน์มากขึ้น

ปรับปรุงคุณภาพของคลื่น

โดยการกรองเอาต์พุต อินเวอร์เตอร์ฟิลเตอร์ LC จะทำให้คลื่น AC ใกล้เคียงกับคลื่นไซน์บริสุทธิ์ ซึ่งสำคัญสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการแหล่งจ่ายไฟ AC ที่สะอาด

ลดการแทรกแซงแม่เหล็กไฟฟ้า/การแทรกแซงคลื่นวิทยุ

ฟิลเตอร์ LC ยังสามารถลดการแทรกแซงแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และการแทรกแซงคลื่นวิทยุ (RFI) โดยการกรองเสียงรบกวนความถี่สูงที่อาจกระทบต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ

แรงดันเอาต์พุตที่คงที่

แม้ว่าจะไม่ใช่ฟังก์ชันหลัก แต่ฟิลเตอร์ LC ยังสามารถช่วยให้แรงดันเอาต์พุตคงที่ในระดับหนึ่ง ทำให้แอมปลิจูดของคลื่น AC คงที่ไม่ว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงของโหลดหรือแรงดันอินพุต

การใช้งาน

อินเวอร์เตอร์ฟิลเตอร์ LC มักใช้ในสถานการณ์ต่างๆ ที่ต้องการพลังงาน AC คุณภาพสูง:

• ระบบพลังงานทดแทน: ในระบบแผงโซลาร์เซลล์และกังหันลม กระแสไฟฟ้าตรงที่สร้างขึ้นต้องแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าสลับเพื่อเชื่อมต่อกับระบบสายส่งไฟฟ้าหรือใช้งานในบ้าน

• ระบบสำรองแบตเตอรี่: ในระบบสำรองไฟฟ้า (UPS) และระบบสำรองฉุกเฉิน

• เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบพกพา: ให้พลังงาน AC ที่สะอาดสำหรับการแคมป์ปิ้งหรือสถานที่ทำงานที่ไกล

• เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน: จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการแหล่งจ่ายไฟ AC ที่คงที่และสะอาด

สรุป

งานของอินเวอร์เตอร์ฟิลเตอร์ LC คือการแปลงพลังงาน DC เป็น AC และทำการกรองเอาต์พุตเพื่อผลิตคลื่น AC คุณภาพสูงที่เหมาะสมสำหรับขับเคลื่อนอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์หลากหลาย ความร่วมมือระหว่างส่วนอินเวอร์เตอร์และส่วนฟิลเตอร์ LC ทำให้ได้เอาต์พุตที่สะอาดและไม่มีฮาร์โมนิกและเสียงรบกวนที่ไม่ต้องการ