I. Thiết kế bộ biến đổi DC AC
Phần này tập trung vào thiết kế bộ biến đổi DC-AC 1 pha 5 bậc, sử dụng năng lượng mặt trời. Bộ biến đổi DC-AC được thiết kế để chuyển đổi điện áp một chiều (DC) từ pin mặt trời thành điện áp xoay chiều (AC) phù hợp với các tải công nghiệp. Cấu trúc bộ biến đổi DC-AC 5 bậc được lựa chọn nhờ khả năng tạo ra điện áp đầu ra chất lượng cao, giảm thiểu nhiễu và tăng hiệu suất chuyển đổi. Thiết kế inverter bao gồm việc lựa chọn linh kiện như IGBT, tụ điện và diode, cùng với việc sử dụng phần mềm Matlab để mô phỏng và tối ưu hóa thiết kế.
1.1. Cấu trúc bộ biến đổi DC AC 5 bậc
Bộ biến đổi DC-AC 5 bậc sử dụng cấu trúc ghép tầng (cascade) để tạo ra điện áp đầu ra với 5 mức điện áp khác nhau. Cấu trúc này giúp giảm thiểu sóng hài và cải thiện chất lượng điện áp đầu ra. Inverter 5 bậc được thiết kế với các module công suất IGBT, mạch kích và mạch điều khiển DSP. Việc sử dụng card DSP TMS320F28335 và TMS320F28379D giúp tăng độ chính xác và tốc độ điều khiển. Mô phỏng trên Matlab cho thấy dạng sóng điện áp đầu ra ổn định và phù hợp với các tải công nghiệp.
1.2. Mô phỏng và tối ưu hóa thiết kế
Phần mềm Matlab được sử dụng để mô phỏng bộ biến đổi DC-AC 1 pha và tối ưu hóa thiết kế. Các thông số như điện áp đầu vào, dòng điện và tần số được điều chỉnh để đạt hiệu suất tối đa. Thiết kế inverter được kiểm tra thông qua mô phỏng để đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy. Kết quả mô phỏng cho thấy dạng sóng điện áp đầu ra gần như hình sin, phù hợp với các ứng dụng công nghiệp.
II. Thi công bộ biến đổi DC AC
Phần này mô tả quá trình thi công bộ biến đổi DC-AC 1 pha 5 bậc. Thi công inverter bao gồm việc lắp ráp các module như mạch nguồn, mạch kích, mạch công suất và mạch điều khiển. Bộ biến đổi DC-AC được thi công với các linh kiện chất lượng cao như IGBT, tụ điện và diode. Hệ thống năng lượng mặt trời được tích hợp để cung cấp nguồn điện một chiều cho bộ biến đổi. Quá trình thi công được kiểm tra và đánh giá để đảm bảo tính ổn định và hiệu suất của hệ thống.
2.1. Lắp ráp các module
Các module của bộ biến đổi DC-AC được lắp ráp bao gồm mạch nguồn, mạch kích và mạch công suất. Mạch nguồn sử dụng IC ổn áp 7815 và 7905 để cung cấp điện áp ổn định cho các module khác. Mạch kích được thiết kế để điều khiển các IGBT trong mạch công suất. Mạch công suất sử dụng IGBT 25N120NTD để chuyển đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều. Quá trình lắp ráp được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy.
2.2. Kiểm tra và đánh giá
Sau khi lắp ráp, bộ biến đổi DC-AC được kiểm tra và đánh giá thông qua các thử nghiệm thực tế. Inverter 1 pha được kết nối với tải đèn để kiểm tra dạng sóng điện áp đầu ra. Kết quả thử nghiệm cho thấy dạng sóng điện áp đầu ra ổn định và phù hợp với các tải công nghiệp. Hệ thống năng lượng mặt trời cung cấp nguồn điện một chiều ổn định, đảm bảo hiệu suất hoạt động của bộ biến đổi.
III. Ứng dụng năng lượng mặt trời
Phần này tập trung vào việc ứng dụng năng lượng mặt trời trong bộ biến đổi DC-AC. Hệ thống năng lượng mặt trời được sử dụng để cung cấp nguồn điện một chiều cho bộ biến đổi. Pin mặt trời được lựa chọn dựa trên hiệu suất và khả năng cung cấp điện áp ổn định. Bộ tích trữ điện (acquy) được sử dụng để lưu trữ năng lượng dư thừa và cung cấp điện khi không có ánh sáng mặt trời. Công nghệ năng lượng tái tạo được áp dụng để tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu tác động đến môi trường.
3.1. Hệ thống pin mặt trời
Hệ thống pin mặt trời được thiết kế để cung cấp nguồn điện một chiều cho bộ biến đổi DC-AC. Pin mặt trời được lựa chọn dựa trên hiệu suất và khả năng cung cấp điện áp ổn định. Hệ thống năng lượng mặt trời bao gồm các tấm pin, bộ điều khiển sạc và bộ tích trữ điện. Pin mặt trời chuyển đổi quang năng thành điện năng, cung cấp nguồn điện một chiều cho bộ biến đổi.
3.2. Bộ tích trữ điện
Bộ tích trữ điện (acquy) được sử dụng để lưu trữ năng lượng dư thừa từ hệ thống năng lượng mặt trời. Acquy cung cấp điện khi không có ánh sáng mặt trời, đảm bảo tính liên tục của hệ thống. Bộ tích trữ điện được thiết kế với các thông số phù hợp để đảm bảo hiệu suất và độ bền của hệ thống. Công nghệ năng lượng tái tạo được áp dụng để tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu tác động đến môi trường.
