یکی از انواع ساختارهای مبدلهای الکترونیک قدرت، اینورترهای آبشاری هستند. اینورتر پل H آبشاری یکی از متدوال ترین اینورترهای مورد استفاده در درایوهای توان بالا و ولتاژ متوسط می باشد. اینورتر آبشاری از چندین سلول تکفاز یا همان پل های H تشکیل شده است. برای دستیابی به ولتاژ کار متوسط و اختلال هارمونیکی پایین، سلولهای پل H در سمت ac بصورت آبشاری بهم متصل میشوند. در عمل تعداد سلول ها در اینورتر آبشاری با معیارهای ولتاژ کاری و هزینه تولید آنها تعیین میشود. بعنوان مثال در درایوهای ولتاژ متوسط با ولتاژ خط به خط ۳۳۰۰ ولت، یک اینورتر آبشاری ۹ سطحی مورد استفاده قرار میگیرد که اینورتر کلا دارای ۱۲ سلول CHB با کلاس ولتاژی ۶۰۰ ولت می باشد. استفاده از سلول های توان یکسان منجر به کاهش هزینه های تولید اینورتر میشود.
اینورتر پل H
در شکل زیر ساختار یک اینورتر پل H تکفاز ساده نشان داده شده است. این اینورتر متشکل از دو ساق است که در هر ساق آن از دو کلید الکترونیک قدرت IGBT استفاده شده است. ولتاژ dc ورودی اینورتر معمولا ثابت است در حالی که ولتاژ خروجی اینورتر می تواند توسط مدولاسیون های تک قطبی و دو قطبی تنظیم شود.
در مدولاسیون دوقطبی یا Bipolar برای تولید سیگنال های کلیدزنی از یک موج مرجع و یک موج حامل مثلثی استفاده میشود. که سیگنال آتش کلیدها با مقایسه این دو موج مشخص می شود. شکل زیر ساختار این مدولاسیون را نشان می دهد. با توجه به اینکه هز ساق دارای دو کلید است و هیچ وقت نباید دو کلید در هر ساق باهم وصل شوند، بنابراین زمانی که در ساق اول کلید s1 روشن است کلید s4 باید خاموش باشد چراکه در این صورت اتصال کوتاه در اینورتر رخ میدهد.
مطابق شکل بالا با مقایسه دو شکل موج باهم، زمانیکه سینوسی از موج مثلثی یا حامل بزرگتر باشد، کلید S1 هدایت کرده و کلیدهای S3 و S4 خاموش و کلید S2 که متمم کلید S3 است نیز روشن میشود و مدار اینورتر بسته میشود. زمانی که موج سینوسی یا مرجع از موج حامل کوچکتر باشد، کلید S3 هدایت کرده و کلیدهای S1 و S2 خاموش و کلید S4 نیز که متمم کلید S1 است روشن میشود.
روش دیگری که برای تحریک کلیدهای اینورتر بکار میرود روش مدولاسیون تک قطبی یا Unipolar است. در این روش از دوشکل موج سینوسی یا مرجع و یک موج حامل استفاده میشود. استراتژی کلید زنی و مقایسه موج های مرجع و حامل دقیقا مانند روش قبل است.
ساختار اینورتر آبشاری پل H
اینورترهای آبشاری در سطوح ولتاژ مختلفی ساخته میشوند که نمونه های آن عبارتند از: سه سطحی، پنج سطحی، هفت سطحی، نه سطحی و…
بعنوان مثال یک اینورتر آبشاری پل H پنج سطحی از دو سلول توان در هر ساق تشکیل شده است. برای دانستن تعداد سلول های توان یا پل H در یک اینورتر آبشاری از روی سطح ولتاژی از فرمول زیر استفاده میشود.
m=2H+1
ساختار یک اینورتر آبشاری ۵ سطحی مطابق شکل زیر است.
جدول کلیدزنی اینورتر نیز مطابق زیر است.
