I. Giới thiệu về đề tài Thiết kế và thi công mạch nghịch lưu sin chuẩn tại HCMUTE
Đề tài tốt nghiệp "Thiết kế và thi công mạch nghịch lưu sin chuẩn" tại trường HCMUTE (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh) của sinh viên Đặng Quàng Tin (MSSV: 13141366) tập trung vào việc thiết kế và chế tạo một mạch nghịch lưu chuyển đổi điện áp một chiều (DC) từ nguồn acquy 12Vdc và 24Vdc sang điện áp xoay chiều (AC) 220Vac dạng sóng sin chuẩn, tần số 50Hz, công suất 1000W. Đề tài nhấn mạnh vào việc áp dụng lý thuyết điện tử công suất vào thực tiễn, bao gồm thiết kế mạch DC-DC, mạch DC-AC, và quá trình thi công, kiểm tra, đánh giá hiệu quả của hệ thống. Semantic Entity: Thiết kế và thi công mạch nghịch lưu sin chuẩn, Salient Entity: Đặng Quàng Tin, Close Entity: HCMUTE. Nghiên cứu tập trung vào việc tạo ra sóng sin chuẩn, loại sóng tốt nhất cho thiết bị điện dân dụng, vượt trội hơn so với sóng vuông hay sóng sin mô phỏng.
1.1 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính là thiết kế và chế tạo thành công mạch nghịch lưu sin chuẩn đáp ứng các thông số kỹ thuật đề ra: điện áp đầu vào 24Vdc từ acquy, điện áp đầu ra 220Vac dạng sóng sin chuẩn, tần số 50Hz, công suất 1000W. Đề tài hướng đến việc thực hành và ứng dụng các kiến thức lý thuyết đã học về điện tử công suất. Việc lựa chọn linh kiện phù hợp và tối ưu hóa thiết kế để đạt được hiệu quả chuyển đổi năng lượng cao cũng là một mục tiêu quan trọng. Salient Keyword: Thiết kế mạch nghịch lưu, Salient LSI keyword: Mạch nghịch lưu sin chuẩn. Đề tài cũng nhằm mục đích đánh giá hiệu quả của mạch nghịch lưu đã thiết kế và chế tạo, qua đó rút ra những kinh nghiệm thực tiễn cho các nghiên cứu sau này. Semantic LSI keyword: Điện áp đầu ra, Điện áp đầu vào, Công suất, Tần số.
1.2 Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với lý thuyết. Phần lý thuyết bao gồm nghiên cứu các kiến thức về nghịch lưu, phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM), mạch tạo sóng sin (cầu Wien), và các linh kiện điện tử được sử dụng. Phần thực nghiệm bao gồm thiết kế mạch điện tử trên phần mềm mô phỏng, lựa chọn linh kiện, thi công mạch in, lắp ráp và kiểm tra, đo đạc các thông số kỹ thuật của mạch nghịch lưu. Semantic LSI keyword: PWM, Mạch tạo sóng sin, Cầu Wien. Các kết quả đo đạc được phân tích, đánh giá để kiểm chứng tính hiệu quả của thiết kế và đưa ra những nhận xét, đánh giá cuối cùng. Salient Keyword: Mô phỏng mạch điện, Lựa chọn linh kiện. Các kết quả này sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá tính khả thi và hiệu quả của thiết kế.
II. Phân tích nội dung chính
Đề tài được chia thành các phần chính: tìm hiểu lý thuyết, thiết kế mạch DC-DC, thiết kế mạch DC-AC, thi công mạch điện, đánh giá kết quả. Phần tìm hiểu lý thuyết tập trung vào các kiến thức cơ bản về nghịch lưu, các loại nghịch lưu, phương pháp điều khiển SPWM. Thiết kế mạch DC-DC sử dụng nguồn xung kiểu đẩy kéo, tối ưu hóa hiệu quả chuyển đổi. Thiết kế mạch DC-AC sử dụng phương pháp SPWM với sóng sin mẫu từ cầu Wien, điều khiển cầu H bằng IC IRF2113 và lọc LC để tạo ra sóng sin chuẩn. Semantic Entity: Mạch DC-DC, Mạch DC-AC, SPWM. Phần thi công bao gồm vẽ mạch in, lắp ráp và kiểm tra hoạt động của mạch. Phần đánh giá kết quả bao gồm phân tích các kết quả đo đạc, xác nhận hiệu quả của mạch.
2.1 Thiết kế mạch DC DC
Mạch DC-DC sử dụng nguồn xung kiểu đẩy kéo nhằm chuyển đổi điện áp DC đầu vào (12Vdc hoặc 24Vdc) thành điện áp DC ổn định cho mạch DC-AC. IC PWM được sử dụng để điều khiển quá trình chuyển mạch, đảm bảo hiệu quả chuyển đổi và đáp ứng công suất yêu cầu. Semantic LSI keyword: Nguồn xung, IC PWM, Hiệu quả chuyển đổi. Việc tính toán các thông số linh kiện như biến áp, tụ lọc, trở kháng... được thực hiện cẩn thận để đảm bảo mạch hoạt động ổn định và hiệu quả. Salient Keyword: Tính toán linh kiện, Thiết kế mạch. Đây là một phần quan trọng giúp đảm bảo nguồn điện áp ổn định cho toàn bộ hệ thống.
2.2 Thiết kế mạch DC AC
Mạch DC-AC là phần cốt lõi của đề tài, sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung SPWM để tạo ra sóng sin chuẩn từ điện áp DC ổn định. Sóng sin mẫu được tạo ra từ mạch cầu Wien, sau đó so sánh với sóng mang tam giác để tạo ra tín hiệu điều khiển cho cầu H. Salient LSI keyword: Cầu H, Mạch lọc LC. IC IRF2113 điều khiển các MOSFET trong cầu H để chuyển đổi điện áp DC thành điện áp AC. Mạch lọc LC được sử dụng để làm giảm nhiễu và tạo ra sóng sin chuẩn ở đầu ra. Semantic LSI keyword: Tạo sóng sin, Mạch cầu Wien, MOSFET. Thiết kế mạch DC-AC cần cân nhắc nhiều yếu tố để đảm bảo chất lượng sóng sin đầu ra đạt chuẩn.
III. Đánh giá và ứng dụng
Đề tài có giá trị thực tiễn cao. Mạch nghịch lưu sin chuẩn có nhiều ứng dụng trong đời sống, đặc biệt là trong các hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời, năng lượng gió, hoặc các hệ thống UPS. Salient Entity: Hệ thống UPS, Năng lượng mặt trời. Việc tạo ra sóng sin chuẩn giúp bảo vệ các thiết bị điện dân dụng khỏi những tác động tiêu cực của sóng vuông hoặc sóng sin mô phỏng. Kết quả nghiên cứu đóng góp vào việc ứng dụng công nghệ điện tử công suất hiện đại, góp phần tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Semantic LSI keyword: Ứng dụng thực tiễn, Tiết kiệm năng lượng.
3.1 Ứng dụng trong thực tế
Mạch nghịch lưu sin chuẩn có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Ví dụ: trong các hệ thống năng lượng tái tạo (mặt trời, gió) để chuyển đổi điện áp DC thành điện áp AC cung cấp cho lưới điện hoặc cho tải. Trong các hệ thống UPS để cung cấp nguồn điện dự phòng cho các thiết bị quan trọng. Close Entity: Năng lượng gió. Mạch cũng có thể được sử dụng trong các thiết bị điện tử cầm tay, các thiết bị y tế cần nguồn điện ổn định và chất lượng cao. Salient Keyword: Hệ thống năng lượng tái tạo. Tính ứng dụng rộng rãi của mạch nghịch lưu sin chuẩn là một điểm mạnh của đề tài.
3.2 Hạn chế và hướng phát triển
Đề tài có một số hạn chế về công suất và kích thước của mạch. Công suất 1000W có thể chưa đủ đáp ứng cho nhiều ứng dụng thực tế. Kích thước mạch có thể được tối ưu hơn nữa. Semantic LSI keyword: Công suất, Kích thước mạch. Trong tương lai, có thể nghiên cứu phát triển mạch nghịch lưu với công suất cao hơn, kích thước nhỏ gọn hơn, hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn, tích hợp thêm các chức năng điều khiển thông minh. Salient Keyword: Tối ưu hóa thiết kế. Những cải tiến này sẽ giúp mở rộng phạm vi ứng dụng của mạch nghịch lưu sin chuẩn.
