İnverter Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Öncelikle inverter (invertör, dönüştürücü) nedir sorusuna yanıt olarak inverter’ı şöyle tanımlayabiliriz: Türkçesi invertör, kelime anlamı güç çevirici olan inverter, doğru akımı (DC-Direct Current), alternatif akıma (AC-Alternative Current) dönüştüren bir araçtır. 

Inverter (İnvertör), elektriksel güç dönüştürme elemanı olarak bilinmektedir. Aynı zamanda evirici de denilebilir. Herhangi bir doğru akım kaynağından (DC) alınan gerilimi işler ve sabit yada değişken genliğe, frekanslı alternatif akım (AC) gerilimi elde eder.

Invertör, yenilenebilir enerji kaynaklarında elektrik üretmek için kullanılır. Aydınlatma lambalarında, mobil olarak kullanılacak herhangi bir televizyonda da kullanılmaktadır. Asıl amacı sistemde oluşan dalgaları, dengesizlikleri ve kesintileri önlemesidir. Bu durumda sistem daha dengeli, etkili ve etkin bir şekilde çalışacaktır. Mekanik herhangi bir aksamda oluşacak hasarları en aza çeker. Bu şekilde mekanik aksamın ömrü uzat ve maliyeti azalır.

Elektriksel bir güç dönüştürme elemanı olarak tanımlanabilen invertör, güç dönüştürücü ya da evirici olarak da adlandırılmaktadır. Yaygın olarak kullanılan inverter kelimesi ise invertörün ingilizcedeki karşılığıdır. İnvertörler, herhangi bir DC kaynaktan aldığı gerilimi işleyerek, sabit veya değişken genlik ve frekanslı AC gerilim elde etmek için kullanılan güç elektroniği devreleridir. 

İnvertörün ters fonksiyonuna redresör veya doğrultucu denir. Dalgalı akım (AC) güç kaynağının gerilimi sinüs eğrisi şeklinde artar ve azalır. Gerilim pozitifken akım bir yönde, gerilim negatifken ters yönde akar. Bu tür güç sistemleri, büyük miktarlardaki enerjinin uzak mesafelere verimli olarak aktarılmasını sağlar. Bir invertörde bulunan doğrultucu, girişteki dalgalı akım (AC) gücünü doğru akım (DC) gücüne dönüştürmek için kullanılır.

Gücün her fazı için iki doğrultucuya ihtiyaç vardır. Bir doğrultucu yalnızca gerilim pozitifken, ikinci doğrultucu ise yalnızca gerilim negatifken üzerinden güç geçmesine izin verir. Büyük güç kaynaklarının çoğu üç fazlı olduğu için minimum altı doğrultucu kullanılır. Altı doğrultucu olan bir sürücüyü tanımlamak için “6 darbeli (pulse)” tanımı kullanılır. Bir invertör her biri 6 doğrultucudan oluşan birden fazla doğrultucu bölümlerine sahip olabilir. Böylelikle invertör “12 darbeli”, “18 darbeli”, ya da “24 darbeli” olabilir.

Güç elektroniğinin temel devrelerinden olan invertörler, günümüzde bilgisayarlarda kullanılan küçük güç kaynaklarından elektrik dağıtım sistemlerine güç veren büyük sistemlere kadar birçok farklı alanda kullanılmaktadır.

İnvertör istenilen gerilim, güç veya frekans değerlerinde AC akım elde edilmesini sağlar. Yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik üretmek için, araba, tekne ya da kamp alanı gibi mobil ortamlarda çalıştırılabilmesi için televizyonlarda, aydınlatma lambalarında invertör kullanılmaktadır.

Özellikle rüzgar ve güneş enerji sistemlerinden elde edilen enerjinin kullanıma uygun hale getirilmesi için daha kaliteli ve stabil çalışan, daha fazla özelliğe sahip invertör çeşitleri üretilmektedir. Mikroişlemci veya düşük voltaj kontrollü, alarma ve uyarı çıkışlarına sahip, aşırı yük korumalı, statik regülasyona sahip invertörler (inverter) üreticiler tarafından piyasaya sunulmaktadır. Kalkış akımları olmadığı için şebekeye zarar vermeyen invertörler minimum ve maksimum aralıklarda çalışırlar.

Pek çok farklı şekilde görünen invertör mevcuttur. Fakat örnek olarak ortalama bir invertörün aşağıdaki şekilde göründüğünü söyleyebiliriz.

İnvertör nedir? sorumuza temel olarak cevap aldıysak, Nerede kullanılır? kısmına geçebiliriz. 

Inventör Nerelerde Kullanılır?

Inverterin (İnvertör) kullanım amacı, elektrik sistemindeki kesinti, dengesizlik ve harmoniklik gibi arızaların önüne geçerek elektrik sisteminin en etkili şekilde çalışmasını sağlamaktır. Elektrik şebekesinden gelecek gerilim dalgalanmaları ve maksimum güç sınırı üzerindeki güçleri (pik) filtre devresinden geçirip temizler. Inverterin (invertör)  bu işlemi yapması mekanik aksamda oluşacak hata ve arızaları azaltacağından tamir ve bakım maliyetleri son derece düşecektir. İnvertörün bir diğer faydası ise reaktif enerjiyi azaltmasıdır. Bunu yaparak yine maliyetleri düşürecektir.

Bir elektrik gücü dönüştürme aracı olarak değerlendirilen güç dönüştürücü, bilgisayarlar gibi küçük sistemlerden, elektrik dağıtım sistemleri gibi büyük yapılara kadar birçok alanda kullanılır. Örnek kullanım alanları olarak televizyonlar, elektrikli ev gereçleri vb. cihazları gösterebiliriz. Aynı zamanda inverterlar (invertör) ölçüm aletlerinde de, hassas bir ölçüm yapılması gerektiğinde kullanılır.

Yenilenebilir enerji sektöründe inverterlar (invertör), rüzgar santralleri ve güneş santrallerinde, bu tip santraller kesikli ve değişken üretim yaptıkları için, kesintisiz ve kaliteli bir enerji üretimi yapmak için kullanılır. 

Yenilenebilir enerji sistemlerinin faydaları dolayısı ile her geçen gün artan talebe istinaden üretim kalitesini arttırmak amacıyla daha kapsamlı ve stabil çalışan inverter çeşitleri üretilmektedir.  

Çatı güneş sistemleri sizlere uyacak invertörlerle yazımızın devamında sizlerle olacak..

İnvertör Çeşitleri Nelerdir? Kullanım Amaçları Nedir?

220 Volt çıkış veren kare dalga, modifiye inventör, tam sinüs olmak üzere 3 çeşit Inverter (invertör) vardır.

Kare dalga invertör (modifiye sinüs invertör)

MPPT (maksimum güç noktası takibi) adlı bir algoritmaya sahiptir. Bu algoritmanın amacı maksimum verim elde etmektir. Hesaplamalarını sistemdeki mevcut yük üzerinden otomatik olarak gerçekleştirir. 

Modifiye invertörler

Saf sinüs biçiminde bir elektrik çıkışı sağlayamazlar. Bu durum elektrikli ev aletlerinde (buzdolabı, çamaşırmakinası vb.)  arızaya sebep olabilir. Eğer hassas yüklerde kullanılacaksa kesin olarak saf sinüs inverter kullanılmalıdır. Kare dalga inverter düşük hassasiyetli işler için daha uygundur.

Tam sinüs invertör

Motorlu yüklerde genelde problemsiz çalışır. Ağır yükler için uygundur. Aynı zamanda başlangıç akımı yüksek yüklerde demeraj kabiliyetinden dolayı avantajlıdır. Tam sinüs dönüştürücü gelen voltaj ve frekansları tam sinüs dalga olarak ayarlar. Çalışma frekansları 50/60 Hz arasındadır. Tam sinüs invertörlerden %89 ila %95 arasında verim alınabilir.

Sisteme Göre İnvertör Nasıl Seçilir?

İnvertörler her sisteme göre değişik gerilimde çalışabilirler. Genelde sessiz ve yüksek verimli olmalarından dolayı avantajlı olan invertörler çoğunlukla 50W-50kW güç aralığında çalışabilirler. 

Mikroişlemci kontrollü veya düşük voltaj kontrollü, alarma ve uyarı çıkışlarına sahip gibi model alternatifleri bulunan invertörler sistemde kullanılacakları şekle göre seçilirler. 

Hangi invertörün kullanılacağı seçilirken gücüne bakma aşamasında şebekeye bağlı (on-grid) sistemler için inverterı besleyen PV santralinde gücün %10’undan az olmayacak şekilde tercihte bulunulmalıdır. Şebekeden bağımsız (off-grid) bir sistem için ise beslenecek yükün talebini karşılayacak şekilde seçilmelidir.

Inverter (İnvertör, dönüştürücü) Kullanımının Faydaları Nelerdir? Inverter Kullanmak Neden Önemlidir?

Invertör Kullanımının Sağladığı Faydalar aşağıdaki gibidir:

(Ref: Enerji Portali)

• Kapasite Kontrolü Ve Enerji Tasarrufu 

İşletmelerde genellikle daima pik güçe ihtiyaç duyulmaz. Fakat cihazın kapasitesi yine de bu pik güce göre belirlenir. Akışın gerekmeyen bölümünü atmak için akışı azaltmak için çoğunlukla çıkışı kısan cihazlar kullanılır. Fakat hız kontrolü yöntemine göre bu teknik çok daha az verimlidir.

• Mekanik Kapasite Kontrolü İle Enerji Tasarrufu 

Sabit hızla çalışan bir fan ya da pompa kapasitesini kontrolü için panjur, damper ya da kısma vanaları gibi yöntemler tercih edilebilir. Inverterlar  basıncı arttırıp fan ya da pompayı eğride daha az akış olacak şekilde çalışmaya iter. Çıkış kısılması basıncı arttırırken akışı da azaltacaktır. Bu şekilde enerji tasarrufu sağlanmış olacaktır.

• Değişken Hız Kapasite Kontrolü

İnvertörler hız kapasiteyi azaltmak için kullanıldıklarında aynı zamanda akış ve basıncı da azaltır. Bu şekilde maksimum enerji tasarrufu sağlanabilir. Değişken hız mekanik ile kıyaslandığında en verimli kapasite kontrolüdür.

• Düşük Ani Deşarjlı Motor Kalkışı

Transformatörden yüklü miktarda akım geçerse gerilim düşer. Gerilim düşmesi aynı sistemde çalışan bütün cihazlar için olumsuz bir durumdur. Bu yüzden AC indüksiyon motorlarının kalkış akımını azaltıcı yöntemler geliştirilir.

• Bakım-Onarım Maliyetlerinde Düşüş

Inverterlar gerilim dengesizliklerini büyük ölçüde ortadan kaldırdığı için motorun bakımı ve onarım süresi uzamaktadır. Bu da maliyetleri büyük oranda düşürmektedir.

• Yenilenebilir Enerji Sistemlerinde Verimli Elektrik Üretme İmkanı

Rüzgar enerjisi santralleri ve güneş enerjisi santralleri üzerinden elektrik üretiminde kayıpları önlemek ve kaliteli elektrik üretmek amacıyla invertörler oldukça sık kullanılır. Şu anda çalışan birçok aktif sistemde yazımızda bahsettiğimiz invertör faydalarından yararlanılmaktadır. 

Güneş sahalarında kullanılan invertör (eviriciler) ev tipi ufak güçlerde olduğu gibi  2KW, 3 KW, 5KW, 10 KW olduğu gibi güneş tarlalarında 60 KW, 100KW, 250KW (string inverterler-eviriciler), 1MW , 5 MW (merkezi inverterler-eviriciler) kullanılmaktadır.

Dünyadaki kullanılan inverter (evricileri) değişik şekilde segmentasyona tabi tutmak mümkün.

Segmentasyona Göre Inventer

Kullanım tipine göre;

• • Merkezi
  • String- Seri bağlantılı
  • Mikro

Merkezi İnverter (Evirici) örneği

String Inverter (Evirici) Örneği

Mikro Inverter(Evirici) Örneği

Voltage Seviyelerine göre;

• 0 to < 1000 V
• 1000 – 1499 V
• More Then > 1500 V

Piyasının büyük bir bölümü 1000 V ve altı inverterlerden oluşmaktadır.

Kullanılma alanına göre inverterler(eviriciler)

• Büyük Sahalar (100 MW ve üzeri)
• Ev tipi inverterler
• Ticari kullanımlar (100 KW- 3-5MW arası)

Dünyadaki büyük inverter üreticileri sırasıyla Huawei, Sungrow, SMA, Power Electronics, Fimer ve yukarıdaki tabloda gördüğünüz üreticilerden oluşmaktadır.

Yazımızın içeriğinde İnverter Nedir?, İnverter Nerelerde Kullanılır?, İnverter Hangi Amaçla Kullanılır?, İnverter Çeşitleri Nelerdir?, İnverter Seçimi Nasıl Yapılır? Gibi sorularınıza yanıt bulduğunuzu umuyoruz.