บทความนี้กล่าวถึงอินเวอร์เตอร์ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของเทคโนโลยีพลังงานทดแทน โดยมีอุปกรณ์ passive เช่น คาปาซิเตอร์และอินดักเตอร์ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ
ในปัจจุบันด้วยเทคโนโลยีด้านพลังงานทดแทนนั้นมีการพัฒนาไปอย่างมากจนทำให้เกิดการใช้พลังงานได้อย่างหลากหลาย ไม่ว่าจะเป็น พลังงานไฟฟ้าจากลม (Wind Energy) พลังงานไฟฟ้าจากคลื่น (Wave Energy Conversion Technology) พลังงานน้ำ (Hydroelectric Energy) และพลังงานอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Energy) ที่มีอิทธิพลต่อชีวิตของมนุษย์มากที่สุด โดยการนำเอาพลังงานของแสงอาทิตย์มาเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าจากนั้นแปลงจากกระแสไฟฟ้ากระแสตรง (DC Current) เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Current) ซึ่งในการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้านั้น จำเป็นต้องมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญอย่างยิ่ง นั่นก็คือ เครื่องแปลงไฟฟ้าอินเวอเตอร์ (Inverter) ซึ่งภายในประกอบไปด้วยวงจรต่างๆ ที่มีหน้าที่แตกต่างกันด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบ Passive ไม่ว่าจะเป็น ตัวคาปาซิเตอร์ในการเก็บพลังงานแล้วปล่อยพลังงานออกมาให้มีความสมดุล ตลอดจน ตัวอินดักเตอร์ในการทำให้กระแสไฟฟ้ามีความราบเรียบมากยิ่งขึ้น
คาปาซิเตอร์ (Capacitor)
โดยทั่วไปคาปาซิเตอร์มีลักษณะเป็นโลหะที่เป็นตัวนำ 2 แผ่น แยกออกจากกัน โดยมีวัสดุที่เป็นฉนวนกั้นไว้ หรือที่เรียกว่า ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก มีความสามารถในการกักเก็บไฟฟ้าแล้วปล่อยออกมาได้อย่างรวดเร็ว และเมื่อมีการต่อเข้ากับวงจรหรือมีไฟเข้ามาเลี้ยง อิเล็กตรอนจะไหลมารวมอยู่ที่แผ่นตัวนำแผ่นแรก สร้างเป็นขั้วลบ ขณะที่อีกแผ่นเมื่อเสียอิเล็กตรอนไปจึงกลายเป็นสถานะเป็น บวก และฉนวนนั้นเองคือการกั้นประจุไว้ไม่ให้หักล้างไปหรือมีประจุที่สมดุลทั้งสองข้าง ดังนั้น คาปาซิเตอร์จึงมีความจำเป้นอย่างมากต่อเครื่องแปลงไฟฟ้าที่มีหน้าที่ 3 อย่างดังต่อไปนี้
1. ช่วยในการควบคุมแรงดันไฟฟ้า ทำให้มีความเสถียรภาพมากขึ้น โดยการดูดซับแรงดันไฟฟ้าในกรณีเกิดการฉุดกะชากของไฟฟ้า (SPIKE) และเติมแรงดันไฟฟ้าเข้าไป ขณะแรงดันไฟฟ้าตกจะนำไปสู่การปล่อยแรงดันให้มีความต่อเนื่อง อีกทั้งยังป้องกันการเกิดความเสียหายต่อชิ้นส่วนของอิเล็กทรอนิกส์
2. ช่วยในการเก็บพลังงานจากแสงอาทิตย์และทำให้แรงดันมีความราบเรียบมากขึ้น
3. ช่วยเพิ่มคุณภาพของพลังงานโดยการกรอง Noise ออกไปและการเกิดผิดเพี้ยนของสัญญาณ
นอกจากนี้ในการใช้งานตัวคาปาซิเตอร์สำหรับเครื่องอินเวอเตอร์นั้น จำเป็นต้องเลือกใช้ให้ถูกต้อง ซึ่งตัวคาปาซิเตอร์ มีหลายประเภท ดังนี้
- คาปาซิเตอร์แบบเซรามิก ซึ่งเหมาะกับการใช้งานที่มีความอุปกรณ์ความถี่สูง
- คาปาซิเตอร์แบบฟิล์ม สำหรับใช้งานกรองสัญญาณ ฟิลเตอร์ (Filter) ต่างๆ
- คาปาซิเตอร์แบบอิเล็กโทรลีติก (Electrolytic) สำหรับการใช้งานเก็บพลังงานเหมาะกับการใช้งานที่มีค่าคาปาซิแทนซ์สูงๆ เป็นต้น
อินดักเตอร์ (Inductor)
หน้าที่หลักของอินดักเตอร์ คือการนำเอาพลังงานไฟฟ้ามาเปลี่ยนเป็นพลังงานในรูปแบบของการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กและเก็บสะสมไว้ชั่วคราว ซึ่งเป็นในลักษณะของการทำให้กระแสไฟฟ้านั้นมีปริมาณขนาดใหญ่มากขึ้นหรือเล็กลงแคล้ายกับหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งกระแสไฟฟ้าจะเปลี่ยนจากลักษณะคลื่นสี่เหลี่ยม (Square Wave) เป็นคลื่นลักษณะโค้ง (Sine Wave) ดังนั้นในการใช้งานของอินดักเตอร์ในส่วนของเครื่องอินเวอร์เตอร์พลังงานทดแทนนั้น จะใช้งานในลักษณะดังต่อไปนี้
1. ใช้ในการเก็บพลังงานชั่วคราวในรูปแบบของสนามแม่เหล็ก (Magnetic Field) ระหว่าง การแปลง DC เป็น DC
2. ช่วยในการทำให้กระแสไฟฟ้านั้นมีความเรียบมากขึ้น ด้วยการทำหน้าที่ในการกรองสัญญาณ โดยฉพาะอย่างยิ่งความขรุขระของสัญญาญาณ อย่าง Ripple
3. มีส่วนสำคัญในวงจรต่างๆเช่น LC ในการใช้งานร่วมกับวงจรอื่นๆ ในการทำให้สัญญาณมีความคุณภาพมากยิ่งขึ้น
อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณลงไปในในตัวอุปกรณ์ (Component) ของเครื่องอินเวอเตอร์นั้น จะสามารถวิเคราะห์และสังเกตเห็นได้ว่า ตัวคาซิเตอร์นั้นมีบทบาทที่สำคัญอย่างมากต่อการทำงานของอินเวอร์เตอร์ เช่น ทำหน้าที่ในการกรองขั้นต้น (Input Filter or DC Filter) เมื่อสัญญาณไฟฟ้านั้นเข้า ทำให้สัญญาณไฟฟ้านั้นมีความกระเพื่อมน้อยลง จากนั้น จึงเข้าสู่กระบวนการ DC/DC Converter ในการใช้งานของตัวอินดักเตอร์ซึ่งสามารถทำหน้าที่ในการเพิ่มหรือลดขนาดของสัญญาณได้ และนอกจากนี้ทำให้สัญญาณนั้นมีความราบเรียบมากยิ่งขึ้นโดยการขจัด Ripple ออก จนในที่สุด นำไปสู่ขั้นตอน DC/AC Converter ในการแปลงสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรงไปเป็นกระแสสลับ ซึ่งเป็นการใช้งานทั้ง ตัวคาปาซิเตอร์และอิดักเตอร์ร่วมกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ เช่น ไดโอด เป็นต้น เพื่อให้ได้ไฟฟ้ากระแสสลับสำหรับการใช้งานเครื่องใช้ไฟฟ้าในเครัวเรือนต่อไป