Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự cạn kiệt của các nguồn nhiên liệu hóa thạch cùng hiện tượng nóng lên toàn cầu đã thúc đẩy việc phát triển và ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo. Trong các giải pháp năng lượng sạch, năng lượng mặt trời là nguồn tài nguyên phổ biến và đang được đầu tư nghiên cứu sâu rộng. Tuy nhiên, các tấm pin quang điện chỉ sản sinh điện năng vào ban ngày khi có bức xạ mặt trời, đòi hỏi phải sử dụng hệ thống bình ắc quy (Accu) để lưu trữ năng lượng phục vụ nhu cầu vào ban đêm hoặc những thời điểm không có nắng.

Nguồn điện lưu trữ trong ắc quy là dòng điện một chiều (DC) có mức điện áp thấp (24VDC), không tương thích trực tiếp với các thiết bị dân dụng và công nghiệp vốn đa số sử dụng nguồn điện xoay chiều (AC) 3 pha. Đối với các hệ thống tưới tiêu và cấp nước tự động sử dụng máy bơm nước 3 pha, việc chuyển đổi hiệu quả từ nguồn điện 24VDC sang nguồn điện xoay chiều 3 pha là một yêu cầu kỹ thuật tất yếu. Từ thực tiễn đó, đề tài "Mô hình nghịch lưu 3 pha 2 bậc điều khiển máy bơm" được tác giả Nguyễn Quang Liêm thực hiện nhằm xây dựng giải pháp công nghệ chế tạo bộ biến đổi nghịch lưu điều khiển tải động cơ máy bơm từ nguồn năng lượng lưu trữ ắc quy.

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể bao gồm:

  1. Tìm hiểu đặc tính kỹ thuật và cấu trúc của vi mạch công suất tích hợp PS22056.
  2. Mô phỏng nguyên lý hoạt động của mạch nghịch lưu 3 pha 2 bậc trên cơ sở phương pháp điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM).
  3. Thiết kế và thi công phần cứng khối tăng áp DC-DC từ điện áp vào 24VDC lên 310VDC.
  4. Thiết kế và thi công phần cứng mạch nghịch lưu 3 pha 2 bậc từ nguồn 310VDC để tạo ra điện áp 220VAC điều khiển động cơ máy bơm.
  5. Ứng dụng các công cụ phần mềm ORCAD để vẽ sơ đồ, mô phỏng và phần mềm CCS Programmer / CCStudio để lập trình nhúng cho hai vi điều khiển PIC16F877A và dsPIC30F4011.
  6. Đo đạc, kiểm tra dạng sóng ngõ ra bằng máy dao động ký và thử nghiệm vận hành mô hình thực tế.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là vi mạch công suất PS22056, quá trình nâng áp từ nguồn ắc quy 24VDC và mạch nghịch lưu 3 pha 2 bậc. Phạm vi thực nghiệm của hệ thống được giới hạn để điều khiển tải là động cơ máy bơm nước có công suất định mức 0.5 HP, điện áp 220VAC, dòng điện định mức 1.4 A. Đồ án được thực hiện tại Bộ môn Điện tử Công nghiệp / Điện tử Viễn thông, Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh từ ngày 10/10/2015 đến tháng 01/2016 (nghiệm thu tháng 02/2016) dưới sự hướng dẫn của ThS. Trương Thị Bích Ngà.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng trên nền tảng lý thuyết biến đổi điện tử công suất, kỹ thuật điều chế xung và lý thuyết điều khiển nhúng.

1. Khung lý thuyết và mô hình tính toán

  • Lý thuyết lưu trữ và nạp ắc quy: Nghiên cứu cấu tạo bản cực ắc quy axit-chì và các phương pháp nạp bảo vệ ắc quy (phương pháp sạc thả nổi Float, sạc dòng không đổi và phương pháp sạc 3 giai đoạn tích hợp bảo vệ chống quá áp, quá dòng, ngược cực).
  • Lý thuyết các bộ biến đổi DC-DC: Phân tích nguyên lý hoạt động của 4 cấu hình cơ bản gồm bộ giảm áp (Buck), bộ tăng áp (Boost), bộ tăng - giảm áp (Buck-Boost) và bộ biến đổi Cuk. Trong đó, cấu hình Boost được lựa chọn để nâng điện áp dựa trên cân bằng điện áp trên điện cảm theo chu kỳ đóng cắt $D = 1 - \frac{V_{in}}{V_{out}}$.
  • Lý thuyết biến áp xung: Tính toán số vòng dây quấn cuộn sơ cấp và thứ cấp trên lõi ferit làm việc ở tần số cao ($f = 35\text{ kHz}$) với hệ số chất lượng $k = 0.8 - 0.9$ và mật độ dòng điện dây dẫn đồng tiêu chuẩn $4 - 5\text{ A/mm}^2$.
  • Lý thuyết nghịch lưu áp 3 pha và phương pháp điều chế SPWM:
    • Phương pháp điều chế độ rộng xung sin (Sinusoidal PWM) tạo ra các xung kích đóng mở 6 khóa bán dẫn IGBT bằng cách so sánh tín hiệu điện áp sin chuẩn ($v_c$) với sóng mang tam giác ($v_{tri}$) tần số $2.5\text{ kHz}$.
    • Hệ số điều chế biên độ: $m_a = \frac{V_c}{V_{tri}}$ ($0 < m_a < 1$). Trong vùng tuyến tính, biên độ sóng hài cơ bản của điện áp dây ngõ ra đạt tối đa $86.67% V_{dc}$ theo công thức: $$V_{AB1} = m_a \frac{\sqrt{3} V_{dc}}{2}$$
    • Hệ số điều chế tần số: $m_f = \frac{f_{tri}}{f_c}$, được chọn là số nguyên dương lẻ và là bội số của 3 nhằm triệt tiêu các thành phần sóng hài chẵn và sóng hài bậc 3 trên điện áp dây ngõ ra.
Thành phần lý thuyết Nội dung / Mô hình ứng dụng Mục đích trong đề tài
Biến đổi Boost DC-DC Chuyển mạch cuộn cảm tần số cao, điều khiển chu kỳ nhiệm vụ $D$ Tăng áp từ 24VDC lên 310VDC
Biến thế xung Lõi ferit, tần số chuyển mạch $35\text{ kHz}$ Cách ly và hỗ trợ tăng áp
Nghịch lưu 3 pha Cầu 3 nhánh 6 van IGBT Tạo điện áp xoay chiều 3 pha
Điều chế SPWM So sánh sóng sin chuẩn và sóng mang tam giác $2.5\text{ kHz}$ Giảm sóng hài, tạo dạng sóng sin 3 pha
Module IPM PS22056 Tích hợp 6 IGBT, 4 mạch lái HVIC, ngõ báo lỗi $F_O$ Đóng cắt công suất phía nghịch lưu

2. Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Thu thập dữ liệu kỹ thuật từ nhà sản xuất Microchip, Mitsubishi/Powerex (datasheet IC PS22056), các tài liệu chuyên ngành về điện tử công suất từ thư viện Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.
  • Phương pháp mô phỏng mạch điện: Sử dụng phần mềm ORCAD để thiết kế sơ đồ nguyên lý, kiểm tra hoạt động mạch lực và mạch điều khiển.
  • Phương pháp thiết kế và chế tạo phần cứng: Vẽ mạch in (PCB), thi công lắp ráp linh kiện cơ khí và bo mạch điện tử cho từng khối chức năng.
  • Phương pháp lập trình điều khiển: Sử dụng ngôn ngữ C trên môi trường biên dịch CCS C Compiler / CCStudio để xây dựng thuật toán điều khiển cho vi điều khiển PIC16F877A và bộ xử lý tín hiệu số dsPIC30F4011.
  • Phương pháp thực nghiệm - đo lường: Sử dụng thiết bị đo gồm đồng hồ vạn năng VOM và máy dao động ký (Oscilloscope) để khảo sát dạng sóng điện áp ngõ ra của từng pha và dạng sóng 3 pha tổng hợp khi kéo tải máy bơm.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc module hóa gồm 5 khối chức năng chính liên kết chặt chẽ giữa mạch lực và mạch điều khiển số:

[Nguồn Ắc quy 24VDC] ---> [Khối Tăng áp Boost DC-DC] ---> [Khối Nghịch lưu DC-AC PS22056] ---> [Tải: Máy bơm 0.5HP]
                                  ^                                    ^
                                  |                                    |
                      [Khối VĐK PIC16F877A]                 [Khối VĐK dsPIC30F4011]
                       (Hồi tiếp & Ổn áp)                     (Tạo xung SPWM 3 pha)

1. Khối nguồn và khối tăng áp Boost DC-DC

  • Khối nguồn: Tiếp nhận nguồn điện một chiều 24VDC từ hệ thống bình lưu điện ắc quy.
  • Khối tăng áp DC-DC: Sử dụng cấu hình tăng áp kết hợp biến áp xung lõi ferit hoạt động tại tần số $35\text{ kHz}$ nhằm nâng điện áp 24VDC lên điện áp trung gian 310VDC (mức điện áp một chiều tương đương với giá trị đỉnh của điện áp lưới $220\sqrt{2}\text{ V}$).
  • Khối điều khiển tăng áp (PIC16F877A): Sử dụng vi điều khiển 8-bit RISC PIC16F877A (tần số thạch anh 20MHz, chu kỳ lệnh 200ns, tích hợp bộ chuyển đổi ADC 10-bit) để đọc tín hiệu điện áp hồi tiếp từ ngõ ra 310VDC, tính toán điều chỉnh độ rộng xung PWM kích van nhằm ổn định mức điện áp 310VDC khi tải thay đổi.

2. Khối nghịch lưu DC-AC và khối tạo xung điều khiển

  • Khối nghịch lưu DC-AC (IC PS22056): Sử dụng IC công suất thông minh (Intelligent Power Module - IPM) PS22056. Vi mạch này tích hợp sẵn 6 van IGBT, 4 IC lái điện áp cao (HVIC), các diode free-wheeling bảo vệ và mạch giám sát lỗi ngõ ra collector hở ($F_O$). Module này nhận trực tiếp điện áp 310VDC từ khối Boost để nghịch lưu thành điện áp xoay chiều 3 pha 220VAC.
  • Khối vi điều khiển dsPIC30F4011: Sử dụng bộ điều khiển tín hiệu số dsPIC30F4011 kiến trúc 16-bit (tích hợp nhân xử lý DSP 24-bit, bộ số học ALU 40-bit, bộ nhân MAC và 2 bộ sinh địa chỉ AGU X/Y) chuyên dụng cho điều khiển động cơ. dsPIC30F4011 đảm nhiệm thuật toán tạo bảng sóng sin mẫu, so sánh với sóng mang để xuất 6 kênh tín hiệu xung SPWM 3 pha 2 bậc có chèn thời gian chết (dead-time) kích trực tiếp vào các cổng vào mức logic của IC PS22056.
Khối chức năng Vi mạch / Linh kiện chính Thông số ngõ vào Thông số ngõ ra Nhiệm vụ chính
Khối Tăng áp Biến áp xung ferit ($35\text{ kHz}$), van MOSFET 24VDC (Ắc quy) 310VDC Nâng áp nguồn một chiều
Khối VĐK Boost Microchip PIC16F877A Tín hiệu hồi tiếp áp Xung PWM điều khiển van Ổn định điện áp 310VDC
Khối Nghịch lưu Module công suất PS22056 310VDC, 6 xung SPWM 220VAC 3 pha Nghịch lưu điện áp cấp cho máy bơm
Khối VĐK SPWM Microchip dsPIC30F4011 Nguồn 5VDC 6 tín hiệu kích SPWM Tạo xung điều chế độ rộng hình sin

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan

Trình bày tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh cạn kiệt năng lượng hóa thạch và nhu cầu sử dụng năng lượng mặt trời. Chương này xác định rõ mục tiêu chế tạo hệ thống biến đổi tĩnh giá thành thấp phục vụ bơm nước tự động; định hình phạm vi nghiên cứu xoay quanh IC PS22056, vi điều khiển PIC16F877A, dsPIC30F4011 và giới hạn tải máy bơm 0.5 HP (220V - 1.4A).

Chương II: Cơ sở lý thuyết

Cung cấp hệ thống lý thuyết phục vụ cho việc tính toán thiết kế:

  • Trình bày nguyên lý ắc quy, phân tích ưu nhược điểm của các chế độ sạc (sạc thả nổi, sạc nguồn dòng và sạc 3 giai đoạn).
  • Phân tích toán học cho các bộ biến đổi Buck, Boost, Buck-Boost, Cuk; thiết lập công thức xác định hệ số làm việc $D$, điện áp trung bình trên cuộn cảm $V_L$ và quan hệ dòng - áp ngõ vào/ra.
  • Phân tích hoạt động của bộ nghịch lưu cầu 1 pha, bộ đẩy kéo và bộ nghịch lưu áp 3 pha. Trình bày chi tiết lý thuyết điều chế độ rộng xung sin (SPWM) 1 pha và 3 pha, các đại lượng $m_a$, $m_f$ cùng quy luật triệt tiêu sóng hài bậc cao.
  • Khảo sát chi tiết kiến trúc phần cứng của IC công suất PS22056, vi điều khiển 8-bit PIC16F877A (cấu trúc thanh ghi, tập 35 lệnh RISC, các module Timer0/1/2, ADC 10-bit, CCP/PWM) và vi điều khiển DSP dsPIC30F4011 (kiến trúc ALU 40-bit, bộ nhân MAC, các thanh ghi W0-W15, cấu trúc cổng vào/ra với bộ đệm Schmitt Trigger).
  • Trình bày công thức thực nghiệm tính toán số vòng dây sơ cấp/thứ cấp và mật độ dòng điện cho biến áp xung lõi ferit hoạt động ở tần số $35\text{ kHz}$.

Chương III: Thiết kế và thi công hệ thống

Hiện thực hóa các khối lý thuyết thành các sơ đồ mạch cụ thể và lưu đồ thuật toán:

  • Xây dựng sơ đồ khối tổng quát của toàn hệ thống và định nghĩa giao tiếp giữa các khối.
  • Thiết kế chi tiết sơ đồ nguyên lý khối nguồn DC 24V, khối tăng áp DC-DC Boost, khối mạch vi điều khiển PIC16F877A, khối nghịch lưu DC-AC sử dụng PS22056 và khối mạch vi điều khiển dsPIC30F4011.
  • Xây dựng sơ đồ giải thuật phần mềm cho dsPIC30F4011 để tính toán xuất bảng sin SPWM 3 pha lệch nhau 120 độ và giải thuật đọc ADC hồi tiếp điện áp trên PIC16F877A.

Chương IV: Kết quả

Ghi nhận toàn bộ kết quả chế tạo phần cứng và đo đạc thực nghiệm:

  • Bản vẽ thiết kế mạch in (PCB) và hình ảnh lắp ráp hoàn chỉnh của các bo mạch: bo vi điều khiển PIC16F877A, bo tăng áp DC-DC, bo vi điều khiển dsPIC30F4011 và bo công suất nghịch lưu DC-AC PS22056.
  • Hình ảnh lắp ráp tổng thể mô hình hoàn chỉnh kết nối với nguồn cấp và động cơ máy bơm.
  • Kết quả ghi nhận dạng sóng điện áp từ máy dao động ký: dạng sóng điện áp pha A ($V_{AN}$), pha B ($V_{BN}$), pha C ($V_{CN}$) và đồ thị hiển thị đồng thời 3 pha lệch pha nhau chuẩn xác theo lý thuyết điều khiển.
  • Ghi nhận kết quả vận hành thực tế khi đóng tải động cơ máy bơm nước 0.5 HP ở điện áp 220VAC.

Chương V: Kết luận và hướng phát triển

Đánh giá mức độ hoàn thành nhiệm vụ theo phiếu giao đề tài, khẳng định mô hình đã thực thi thành công việc biến đổi 24VDC thành 220VAC 3 pha kéo tải ổn định; đồng thời đề xuất các hướng mở rộng kỹ thuật cho hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả thực nghiệm chính

Đồ án đã chế tạo thành công mô hình phần cứng hoạt động đồng bộ với các thông số kỹ thuật được kiểm chứng qua đo đạc thực tế:

  • Khối tăng áp DC-DC: Nâng thành công điện áp một chiều từ mức 24VDC của ắc quy lên mức 310VDC ổn định, đáp ứng yêu cầu điện áp đầu vào cho bộ nghịch lưu.
  • Khối điều khiển tăng áp PIC16F877A: Thực hiện ổn định chu kỳ xung kích van và thu nhận tín hiệu hồi tiếp điện áp ngõ ra một cách chính xác.
  • Khối vi điều khiển dsPIC30F4011: Phát thành công 6 kênh xung SPWM 3 pha 2 bậc đúng tần số, kiểm soát tốt dạng sóng điều chế và thời gian trễ chống trùng dẫn giữa các van IGBT.
  • Khối nghịch lưu DC-AC PS22056: Chuyển đổi mức áp 310VDC thành nguồn xoay chiều 3 pha 220VAC, các dạng sóng điện áp ngõ ra từng pha ($V_A, V_B, V_C$) và điện áp dây thu được trên máy dao động ký có dạng sóng sin điều chế đối xứng, lệch pha chuẩn 120 độ.
  • Thử nghiệm kéo tải: Mô hình đã vận hành thực tế thành công khi cấp nguồn trực tiếp cho động cơ máy bơm nước công suất 0.5 HP (dòng điện đo được đạt xấp xỉ giá trị định mức 1.4 A, điện áp tải 220VAC).
Hạng mục kiểm tra Thông số thiết kế / Mục tiêu Kết quả đo đạc thực tế Trạng thái
Điện áp vào khối Boost 24 VDC (Ắc quy) 24 VDC Đạt
Điện áp ra khối Boost 310 VDC 310 VDC Đạt
Điện áp xoay chiều ngõ ra 220 VAC (3 pha) 220 VAC (3 pha) Đạt
Tần số sóng mang SPWM $\approx 2.5\text{ kHz}$ Đúng xung kích SPWM Đạt
Lệch pha điện áp 3 pha $120^\circ$ giữa các pha Dạng sóng hiển thị đối xứng $120^\circ$ Đạt
Công suất tải thử nghiệm Động cơ máy bơm 0.5 HP Vận hành máy bơm 0.5 HP, dòng 1.4 A Đạt

2. Đóng góp của đề tài

  • Đóng góp kỹ thuật: Xây dựng thành công một giải pháp biến tần 3 pha 2 bậc hoàn chỉnh với chi phí linh kiện thấp nhờ ứng dụng module công suất tích hợp PS22056, giảm thiểu độ phức tạp trong thiết kế mạch lái (gate driver) và mạch bảo vệ van công suất rời rạc.
  • Đóng góp ứng dụng: Đưa ra mô hình phần cứng khả thi cho các ứng dụng sử dụng năng lượng mặt trời độc lập không nối lưới, trực tiếp giải quyết bài toán cấp nguồn cho máy bơm nước nông nghiệp và dân dụng từ nguồn điện ắc quy lưu trữ 24VDC.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

1. Hạn chế của đề tài

  • Mạch nghịch lưu sử dụng cấu trúc 2 bậc nên chất lượng dạng sóng điện áp ngõ ra vẫn chứa các thành phần sóng hài bậc cao của tần số sóng mang, cần có thêm bộ lọc ngõ ra nếu áp dụng cho các loại tải nhạy cảm.
  • Giới hạn công suất thử nghiệm mới dừng lại ở mức động cơ 0.5 HP (dòng 1.4 A), chưa thử nghiệm vận hành ở các dải công suất tải công nghiệp lớn hơn.
  • Hệ thống nguồn mới tiếp nhận điện áp cố định từ ắc quy 24VDC, chưa tích hợp trực tiếp khối biến đổi bám điểm công suất cực đại (MPPT) từ giàn pin mặt trời vào bo mạch điều khiển trung tâm.

2. Hướng nghiên cứu tiếp

  • Nâng cao công suất định mức của khối tăng áp và khối nghịch lưu để điều khiển các loại máy bơm công suất lớn hơn phục vụ tưới tiêu quy mô lớn.
  • Nghiên cứu ứng dụng các thuật toán điều chế nâng cao như điều chế vector không gian (SVPWM) trên dsPIC30F4011 nhằm nâng cao hệ số sử dụng điện áp nguồn DC và cải thiện chất lượng sóng hài dòng điện.
  • Tích hợp bộ sạc ắc quy 3 giai đoạn tự động kèm thuật toán MPPT trực tiếp từ tấm pin quang điện vào hệ thống điều khiển chung để hình thành một trạm bơm nước năng lượng mặt trời hoàn chỉnh.
  • Nghiên cứu bổ sung bộ lọc thụ động (LC hoặc LCL) ở ngõ ra nghịch lưu nhằm tạo điện áp sin thuần (Pure Sine Wave) cho hệ thống.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và thực tiễn cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử, Điện tử Công nghiệp, Tự động hóa và Kỹ thuật Năng lượng tái tạo.

Các nội dung có giá trị tham khảo nổi bật bao gồm:

  • Tài liệu ứng dụng thực tế IC PS22056: Cung cấp sơ đồ đấu nối nguyên lý, các mạch lọc phối hợp RC và giải pháp kết nối vi mạch công suất thông minh IPM với vi điều khiển.
  • Cấu trúc điều khiển nhúng phân tán: Mô hình kết hợp giữa vi điều khiển PIC16F877A (quản trị điện áp DC-DC, đọc tín hiệu hồi tiếp ADC) và vi điều khiển dsPIC30F4011 (tính toán xử lý thời gian thực cho thuật toán phát xung SPWM 3 pha) là một giải pháp mẫu hữu ích cho các đề tài thiết kế biến tần và bộ nguồn biến đổi tĩnh.
  • Quy trình tính toán biến áp xung: Cung cấp công thức và ví dụ tính toán thực tế cho biến thế xung lõi ferit hoạt động ở tần số cao $35\text{ kHz}$.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao hệ thống cần sử dụng cả hai vi điều khiển PIC16F877A và dsPIC30F4011 thay vì chỉ dùng một vi điều khiển?
Hệ thống phân chia nhiệm vụ để đảm bảo tính ổn định và thời gian thực: vi điều khiển dsPIC30F4011 có cấu trúc chuyên dụng cho xử lý tín hiệu số (DSP) chịu trách nhiệm tính toán và phát 6 kênh xung SPWM tần số cao điều khiển nghịch lưu 3 pha; trong khi đó vi điều khiển PIC16F877A đảm nhiệm nhiệm vụ riêng biệt là thu nhận tín hiệu hồi tiếp điện áp và điều chế PWM cho khối tăng áp Boost DC-DC.

2. IC công suất PS22056 có những ưu điểm gì trong thiết kế mạch nghịch lưu?
PS22056 là module công suất thông minh (DIP-IPM) tích hợp sẵn 6 van IGBT, 4 IC lái điện áp cao (HVIC), các diode bảo vệ và ngõ ra báo lỗi $F_O$. Vi mạch này cho phép kết nối điều khiển trực tiếp với mức logic của CPU, giúp giảm kích thước bo mạch, đơn giản hóa việc thiết kế mạch kích cách ly và nâng cao độ an toàn cho hệ thống.

3. Tại sao điện áp sau khối tăng áp Boost phải đạt mức 310VDC?
Để tạo ra điện áp xoay chiều 3 pha có điện áp hiệu dụng pha là 220VAC cấp cho máy bơm, biên độ đỉnh của điện áp pha cần đạt xấp xỉ $220\sqrt{2} \approx 311\text{ V}$. Do đó, nguồn điện áp một chiều ngõ vào của bộ nghịch lưu (DC-bus) phải được nâng từ 24VDC lên mức 310VDC.

4. Động cơ máy bơm sử dụng trong thực nghiệm của đồ án có thông số kỹ thuật như thế nào?
Động cơ máy bơm được tác giả sử dụng để kiểm nghiệm thực tế có công suất định mức là 0.5 HP, sử dụng điện áp 220 VAC và dòng điện vận hành định mức là 1.4 A.

5. Trong phương pháp điều chế SPWM 3 pha, tại sao hệ số điều chế tần số $m_f$ nên chọn là số lẻ và là bội số của 3?
Việc chọn $m_f = f_{tri} / f_c$ là số lẻ giúp loại bỏ thành phần điện áp một chiều và các sóng hài bậc chẵn ở ngõ ra; đồng thời việc chọn $m_f$ là bội số của 3 giúp triệt tiêu hoàn toàn các sóng hài bậc ba (và bội số của ba) trên điện áp dây ngõ ra của bộ nghịch lưu 3 pha.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Mô hình nghịch lưu 3 pha 2 bậc điều khiển máy bơm" của sinh viên Nguyễn Quang Liêm đã giải quyết thành công bài toán biến đổi năng lượng từ nguồn điện một chiều 24VDC sang nguồn xoay chiều 3 pha 220VAC phục vụ động cơ bơm nước. Tác giả đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu nghiên cứu từ tính toán lý thuyết, thiết kế phần cứng mạch tăng áp Boost 310VDC, mạch nghịch lưu sử dụng IC PS22056 đến lập trình thuật toán điều chế SPWM trên vi điều khiển dsPIC30F4011 và điều khiển ổn áp trên PIC16F877A. Kết quả thực nghiệm đã kiểm chứng hệ thống vận hành ổn định, dạng sóng ngõ ra đạt độ đối xứng 3 pha và kéo tải thành công động cơ máy bơm nước 0.5 HP, mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho lĩnh vực điện tử công suất và năng lượng tái tạo.