Đề tài nghiên cứu khoa học                                                                Bộ biến đổi DC - AC

Đề tài:Nghiên cứu nguyên lý điều khiển và thực hiện bộ biến đổi DC - AC

Tóm tắt

              Bộ biến đổi DC-AC là thiết bị biến đổi năng lượng của các nguồn một chiều thành năng lượng điện xoay chiều, cung cấp cho các tải tiêu thụ điện. Năng lượng một chiều tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như năng lượng dự trữ trong pin, acquy, năng lượng của pin mặt trời, pin nhiên liệu, năng lượng giú… Các nguồn năng lượng này tuy phong phú nhưng có nhược điểm là không thể tiêu thụ trực tiếp bởi các thiết bị thông dụng. Bộ biến đổi DC-AC đóng vai trò như một cầu nối giữa các nguồn năng lượng một chiều và các thiết bị điện. Nhờ bộ biến đổi DC-AC, năng lượng điện lưu trữ trong các nguồn một chiều có thể được tái tạo để trở thành điện lưới. Với vai trò quan trọng như vậy, bộ biến đổi DC-AC ngày càng được sử dụng rộng rói trong việc khai thác những nguồn năng lượng mới. Hiện nay bộ biến đổi DC-AC đã trở nên khá phổ biến trên thị trường. Tuy nhiên các bộ biến đổi này chủ yếu sử dụng kỹ thuật analog và có chất lượng điện áp không cao. Từ hiện thực đó, nhóm nghiên cứu đã tìm cách áp dụng kỹ thuật số vào bộ biến đổi DC-AC để nâng cao chất lượng điện áp. Các bộ điều khiển số đã được nghiên cứu và cài đặt trong bộ biến đổi DC-AC. So với kỹ thuật analog cổ điển, bộ điều khiển số có ưu điểm như tính ổn định bền vững, không bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường và chất lượng điện áp được nâng cao đáng kể. Phần lớn các bộ biến đổi DC-AC theo kỹ thuật analog cũ chỉ cho điện áp ra có dạng xung vuông, tỉ lệ sóng hài bậc cao lớn. Với việc đưa vào kỹ thuật điều khiển số, bộ biến đổi DC-AC của nhóm nghiên cứu có thể cho chất lượng điện áp rất cao, tỉ lệ sóng hài bậc cao giảm đáng kể, hiệu suất nguồn tăng lên rõ rệt. Trong đề tài này, nhóm nghiên cứu đã xây dựng bộ biến đổi DC-AC theo nguyên lý gián tiếp, tức điện áp một chiều trước hết được nâng từ 48V lên 350V, sau đó điện áp một chiều 350V được biến đổi trở thành điện áp xoay chiều 220V-50Hz. Việc xây dựng bộ biến đổi theo nguyên lý gián tiếp này đã tận dụng được ưu điểm của tầng biến đổi DC - DC là khả năng tạo ra công suất lớn. Hai thành phần của bộ biến đổi là khâu biến đổi DC-DC và khâu biến đổi DC-AC đều được ổn định bằng các bộ điều khiển số. Điện áp một chiều 350V của khâu biến đổi DC-DC được ổn định bằng một bộ điều khiển tỉ lệ - tích phân. Điện áp xoay chiều 220V - 50Hz của khâu biến đổi DC-AC được ổn định bằng một bộ điều khiển tỉ lệ - tích phân hiệu chỉnh. Bộ điều khiển này có tác dụng bù pha, tạo ra tín hiệu điện áp xoay chiều có pha bám theo tín hiệu đặt. Các bộ điều khiển số đều được xây dựng dưới dạng các modul mềm của vi xử lí tín hiệu số, do đó bộ biến đổi DC-AC có tính linh hoạt cao. Trên thực tế, nhóm nghiên cứu đã thiết kế thành công bộ biến đổi DC-AC có công suất 500W. Tuy nhiên, với nguyên lý hoàn toàn tương tự, bộ điều khiển DC-AC có thể được thiết kế với công suất lớn hơn nhiều lần bằng cách sử dụng các linh kiện phù hợp. Bộ biến đổi DC-AC của nhóm nghiên cứu đã được thử nghiệm sử dụng trong thực tế. Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu tiếp tục hoàn thiện bộ biến đổi, tìm cách nâng cao công suất, giảm giá thành sản phẩm để bộ biến đổi có thể được sử dụng rộng rói trên thực tế.