TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Với sự phát triển của nhân loại, nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng, dẫn đến sự ra đời của công nghệ inverter Inverter, hay còn gọi là công nghệ biến tần, được ứng dụng phổ biến trong các thiết bị điện lạnh Công nghệ này cho phép chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều, giúp thiết bị kiểm soát công suất hoạt động và giảm thiểu tiêu hao năng lượng Nhờ đó, nhiều loại inverter đã được phát triển để phục vụ nhu cầu cuộc sống.
Vì vậy, việc trang bị kiến thức inverter là một trong những lý do quan trọng trong quá trình tìm hiểu công nghệ tự động hóa.
1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Điện tử được ứng dụng rộng rãi và phổ biến trong mọi lĩnh vực nên với sinh viên học ngành kỹ thuật thì yêu cầu cần phải được trang bị kiến thức điện, điện tử để có thể phân tích, thiết kế, thi công, lắp đặt và vận hành, bảo trì, bảo dưỡng các thiết bị điện tử, dây chuyền sản xuất trong công nghiệp.
Nhằm áp dụng kiến thức lý thuyết môn kỹ thuật điện tử vào thực tế, tôi đã quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế mạch Inverter”.
Thực hiện đồ án môn học này giúp em nắm vững chức năng của các linh kiện trong mạch điện tử, hiểu rõ sự liên kết giữa chúng và cách thiết kế mạch hiệu quả bằng việc sử dụng các linh kiện điện tử.
Việc thực hiện đồ án giúp tôi hiểu rõ cách tính toán thiết kế mạch, sử dụng phần mềm Proteus để mô phỏng và thiết kế PCB cho mạch điện tử, cũng như kiểm tra các vấn đề linh kiện trong mạch khi xảy ra hư hỏng.
The report on inverter technology highlights its significance in modern electrical systems Inverters convert direct current (DC) into alternating current (AC), making them essential for renewable energy applications Their efficiency and reliability contribute to energy savings and enhanced performance in various devices Understanding inverter technology is crucial for optimizing energy consumption and supporting sustainable practices in both residential and industrial settings.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
IC NE555
Ký hiệu Hình ảnh thực tế
Cấu tạo bên trong bao gồm ba điện trở mắc nối tiếp, giúp chia điện áp nguồn (Vcc) thành ba phần để tạo ra điện áp chuẩn Điện áp ⅓ Vcc được kết nối với chân dương của OP-AMP 1, trong khi điện áp ⅔ Vcc được nối với chân âm của OP-AMP 2 Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn ⅓ Vcc, chân S= sẽ kích hoạt FF Ngược lại, nếu điện áp ở chân số 6 lớn hơn ⅔ Vcc, chân R của FF= sẽ được kích hoạt.
Dòng điện cung cấp : 10mA - 15mA
Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V
Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V
Công suất lớn nhất là : 600mW
IC NE555 là mạch tích hợp CMOS phổ biến, chuyên dùng để tạo xung PWM với tần số tùy chỉnh Với sơ đồ mạch đơn giản, NE555 có khả năng điều chế độ rộng xung, do đó được ứng dụng rộng rãi trong các bộ đếm thời gian, thế hệ xung và dao động.
The report on inverter technology highlights its significance in modern electrical systems Inverter technology plays a crucial role in converting direct current (DC) to alternating current (AC), making it essential for various applications The efficiency and reliability of inverters have improved significantly, leading to increased adoption in renewable energy systems, such as solar and wind power Furthermore, advancements in inverter design contribute to better energy management and optimization in industrial and residential settings Understanding these technological developments is vital for leveraging their benefits in sustainable energy solutions.
NE555 là một linh kiện đa năng có thể được sử dụng để tạo ra sự chậm trễ thời gian, hoạt động như một dao động và cũng đóng vai trò như một yếu tố flip-flop Các phiên bản của NE555 cung cấp khả năng tích hợp lên đến bốn mạch thời gian trong một gói, mang lại sự tiện lợi và hiệu quả cho các ứng dụng điện tử.
NE555 có cấu trúc bên trong tương đương với hơn 20 transistor, 15 điện trở và 2 diode, tùy thuộc vào nhà sản xuất Mạch tương đương của nó bao gồm đầu vào kích thích, khối so sánh và khối điều khiển chức năng hay công suất đầu ra Một số đặc tính quan trọng khác của NE555 là điện áp cung cấp từ 4V đến 16V và dòng cung cấp từ 3 đến 6 mA.
Khi hoạt động ở chế độ ổn định kép, NE555 có khả năng hoạt động như một flip-flop Điều này xảy ra khi chân DIS không được kết nối và không sử dụng tụ điện.
Chế độ đơn ổn của NE555 cho phép nó hoạt động như một nguồn phát xung, trong khi chế độ tự do biến NE555 thành một bộ tạo dao động Những tính năng này mở rộng khả năng ứng dụng của NE555 trong nhiều lĩnh vực.
Mạch điều chỉnh độ sáng bóng đèn
Mạch đèn led nhấp nháy
Mạch báo động âm thanh dùng SCR
Máy nhịp điệu âm thanh
Máy nhịp điệu âm thanh
The report on inverter technology highlights the advancements in electrical engineering and the significance of inverter circuits in modern applications Inverters play a crucial role in converting direct current (DC) to alternating current (AC), facilitating energy efficiency and versatility in various devices This technology is essential for renewable energy systems, particularly solar power, as it optimizes energy conversion and usage Understanding the technical specifications and operational principles of inverters is vital for professionals in the field, ensuring effective implementation and innovation in electrical systems.
Dao 2 IC 555 trog thí nghiệm âm thanh
ĐIỆN TRỞ
Điện trở, ký hiệu là R (Resistor trong tiếng Anh), là một đại lượng vật lý mô tả khả năng cản trở dòng điện của vật liệu.
The report on inverter technology highlights the advancements and applications of inverter systems in various electrical and electronic fields Inverters play a crucial role in converting direct current (DC) to alternating current (AC), making them essential for renewable energy sources such as solar panels This technology enhances energy efficiency and reliability, contributing to sustainable power solutions Additionally, the report emphasizes the importance of technical specifications and performance metrics in selecting the right inverter for specific applications, ensuring optimal functionality and user satisfaction.
Tính giá trị điện trở Đối với điện trở 4 vạch màu:
Vạch màu thứ nhất trên điện trở chỉ giá trị hàng chục, trong khi vạch màu thứ hai chỉ giá trị hàng đơn vị Vạch màu thứ ba xác định hệ số nhân với giá trị số mũ của 10, được sử dụng để tính toán giá trị điện trở.
Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở
Điện trở với màu sắc vàng, cam, đỏ tương ứng với các chữ số 4, 3, và 2 Hai chữ số đầu tiên tạo thành số 43, trong khi chữ số thứ ba (2) đại diện cho lũy thừa của 10 Cách tính giá trị điện trở là 43×10^2 Ω.
The report on inverter technology highlights the advancements and applications of inverter systems in various fields Inverters play a crucial role in converting direct current (DC) to alternating current (AC), making them essential for renewable energy systems, such as solar power The efficiency and reliability of inverter technology continue to improve, leading to enhanced performance in energy management This report emphasizes the importance of ongoing research and development in inverter technology to meet the growing demand for sustainable energy solutions.
Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của
10 dùng nhân với giá trị điện trở
Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở
Ví dụ: Một điện trở có các vạch màu xanh dương, vàng, đỏ,nâu, nâu, ứng với các chữ số là 6,4,2,1,1 Giá trị được tính như sau:642×10^1±1%d20Ω±1%
TRANSISTOR 2N222
Ký hiệu Hình ảnh thực tế
Transistor 2N2222 là một linh kiện phổ biến trong các thiết bị thương mại và dự án giáo dục, nhờ vào kích thước nhỏ gọn và nhiều tính năng ưu việt Với dòng điện cực góp lên đến 600mA, nó có thể hoạt động như một công tắc để điều khiển nhiều tải trong mạch điện tử Công suất tiêu tán cực góp tối đa 625mW làm cho 2N2222 trở thành lựa chọn lý tưởng cho các giai đoạn khuếch đại âm thanh và bộ khuếch đại đầu ra cho loa nhỏ Điện áp cực đại phát ra đạt 40V, cho phép sử dụng trong các mạch hoạt động dưới 40V DC.
The report on inverter technology highlights the advancements and applications of inverter systems in electrical engineering Inverters play a crucial role in converting direct current (DC) to alternating current (AC), making them essential for renewable energy sources such as solar and wind power The document emphasizes the importance of efficiency, reliability, and innovation in inverter design, which significantly impact energy management and sustainability Additionally, it discusses the integration of smart technologies in inverter systems, enhancing their functionality and performance in various industrial and residential applications.
Transistor 2N2222 là loại transistor NPN, được cấu tạo từ 3 lớp bán dẫn ghép nối với nhau tạo thành 2 mối nối P-N Nó được sản xuất theo chuẩn TO92, với thứ tự chân được sắp xếp từ trái qua phải là E (Emitter), B (Base) và C (Collector).
Transistor 2N2222 có điện áp giới hạn lên tới Uce = 30V, dòng điện giới hạn của Transistor 2N2222 Ic = 800mA Hệ số khuếch đại hFE của Transistor 2N2222 lên đến 75.
Transistor 2N2222 có thể hoạt động ở dải nhiệt độ từ -55 o C ~ 150 o C Transistor 2N2222 là một transistor công suất 500mW, tuy nhiên
Thông số kỹ thuật Model: NPN – TO92 Điện áp cực đại: V CBO = 60V
V EBO = 5V Dòng điện cực đại: I C = 800mA Nhiệt độ làm việc: -55 o C ~ 150 o
Transistor ngược hay thuận có hoạt động khác nhau, khi xét về hoạt động của transistor NPN theo sơ đồ:
The report on inverter technology highlights its significance in modern electrical systems Inverter technology plays a crucial role in converting direct current (DC) to alternating current (AC), making it essential for various applications The efficiency and reliability of inverters have improved, leading to increased adoption in renewable energy solutions, such as solar power Understanding the operational principles and advancements in inverter technology is vital for optimizing energy management and enhancing system performance This report provides insights into the latest developments and future trends in inverter technology, emphasizing its impact on energy efficiency and sustainability.
Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E Trong đó (+) là nguồn vào cực C, (-) là nguồn vào cực E.
Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E, trong đó cực (+) vào chân B và cực (-) vào chân E.
Khi công tắc mở, ta thấy rằng mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua, lúc này dòng IC = 0.
Khi công tắc được đóng, mối P-N sẽ được phân cực thuận, dẫn đến dòng điện chạy từ nguồn (+) UBE qua công tắc đến điện trở R, sau đó đi qua mối BE về cực (-), tạo thành dòng IB.
Ngay khi dòng IB xuất hiện, lập tức dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, khi đó dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB.
Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB, khi đó có công thức
IC là là dòng chạy qua mối CE
IP là dòng chạy qua mối BE
βLà hệ số khuếch đại của transistor
Khi có điện áp UCE, các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện Dòng IBE xuất hiện do lớp bán dẫn P tại cực rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, dẫn đến số điện tử tự do từ lớp bán dẫn nhỏ thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB Phần lớn số điện tử còn lại bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE, tạo thành dòng ICE chạy qua transistor.
The report on inverter technology highlights the advancements and applications of inverter systems in various fields Inverters play a crucial role in converting direct current (DC) to alternating current (AC), making them essential for renewable energy systems, particularly solar power The document outlines key technical specifications, efficiency ratings, and the importance of selecting the right inverter for optimal performance Additionally, it emphasizes the impact of inverter technology on energy savings and environmental sustainability Overall, the report serves as a comprehensive guide for understanding the significance and functionality of inverters in modern electrical systems.
Transistor PNP hoạt động tương tự như transistor NPN, nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE là ngược lại Dòng điện IC chảy từ E sang C, trong khi dòng IB di chuyển từ E sang B.
Bộ tiền khuếch đại âm thanh
Các giai đoạn khuếch đại âm thanh
Chuyển đổi nhiều tải cùng lúc (Nhờ đầu ra 600mA trong một gói TO-92 nhỏ)
ZENNER DIODE:“DIODE XUNG – 1N4148”
Ký hiệu Hình ảnh thực tế
Diode 1N4148 là một loại diode đóng cắt tốc độ cao, với khả năng xử lý dòng điện và điện áp thấp, được cấu tạo từ hai lớp tiếp xúc P-N Loại diode này có thời gian phục hồi nhanh, cho phép đóng cắt các xung có tần số rất cao và truyền tín hiệu xung trong các mạch tín hiệu Khác với các diode chỉnh lưu thông thường, 1N4148 không chỉ thực hiện chức năng đóng cắt tần số cao mà còn có khả năng hoạt động như một diode thông thường, thường được sử dụng trong các mạch đóng cắt tần số cao và để ngăn tín hiệu ngược với công suất rất thấp.
Thông số kỹ thuật Điện áp ngược : 75V Thời gian phục hồi : 4ns Dòng điện thuận : 300mA Công suất tiêu tán : 500mW
The inverter technology in electrical engineering plays a crucial role in converting direct current (DC) to alternating current (AC), making it essential for various applications Understanding the principles and techniques of inverter systems is vital for optimizing energy efficiency and performance This technology is widely utilized in renewable energy systems, such as solar panels, enabling effective power management Moreover, advancements in inverter design continue to enhance their reliability and functionality, contributing to the overall growth of smart grid solutions Emphasizing the importance of inverter technology can lead to improved energy solutions and sustainability in modern electrical systems.
Nhiệt độ hoạt động : -65 ~ 175 độ C
Diode 1N4148 được ứng dụng rộng rãi trong các mạch điện tử, đặc biệt trong việc chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều Nó có khả năng chặn xung điện áp, bảo vệ linh kiện điện tử khỏi hư hỏng hoặc cháy nổ Ngoài ra, diode này cũng được sử dụng trong mạch logic kỹ thuật số, mạch sạc pin, mạch cấp nguồn và mạch nhân đôi điện áp, cho thấy tính linh hoạt và hiệu quả của nó trong nhiều ứng dụng khác nhau.
Để đảm bảo hiệu suất lâu dài cho diode 1N4148 trong mạch, cần kiểm tra đúng dấu cực âm và vị trí của diode trong sơ đồ Tránh cung cấp dòng điện và điện áp vượt quá giá trị ghi trong thông số kỹ thuật Đồng thời, diode nên được lưu trữ và hoạt động trong khoảng nhiệt độ từ -65 độ C đến +175 độ C.
Chuyển mạch tốc độ cao Chuyển mạch chung Chỉnh lưu
Bảo vệ linh kiện Chặn điện áp đến khi không cần thiết Lọc tín hiệu
The report on inverter technology highlights the significance of advanced inverter systems in modern electrical applications These systems enhance energy efficiency and provide reliable power conversion With a focus on technical specifications and performance metrics, the report emphasizes the role of inverters in renewable energy integration, particularly in solar and wind power systems Understanding these technologies is crucial for optimizing energy management and reducing operational costs in various industries.
IRF840
Ký hiệu Hình ảnh thực tế
IRF840 là MOSFET kênh N được đóng gói TO-220 Nó được thiết kế cho các ứng dụng điện áp cao lên đến 500V với khả năng chuyển mạch tốc độ cao.
IRF840 là một thiết bị đa năng có thể hoạt động như công tắc hoặc khuếch đại, với khả năng điều khiển tải tối đa 8A và tải lên tới 30A ở chế độ xung Thiết bị này thích hợp cho nhiều ứng dụng điện áp cao như nguồn điện, bộ điều khiển động cơ và UPS Hơn nữa, IRF840 có thể được kết nối và điều khiển trực tiếp từ đầu ra của mạch tích hợp.
Công suất tiêu tán tối đa là 125W do đó nó cũng có thể được sử dụng trong các mạch khuếch đại âm thanh.
Gói transistor TO-220 là loại kênh N, với điện áp tối đa từ cực máng đến cực nguồn lên tới 500V Điện áp tối đa từ cực cổng đến cực nguồn cần duy trì trong khoảng ± 20V Đặc biệt, dòng cực máng liên tục tối đa cho phép đạt 8A.
Dòng cực máng xung tối đa đạt 32A, với công suất tiêu tán tối đa là 125W Điện áp tối thiểu cần thiết để dẫn điện nằm trong khoảng từ 2V đến 4V Nhiệt độ lưu trữ và hoạt động an toàn cho thiết bị là từ -55 đến +150 độ C.
The report on inverter technology highlights the significance of advancements in electrical engineering Inverter systems play a crucial role in converting direct current (DC) to alternating current (AC), which is essential for various applications This technology enhances energy efficiency and supports renewable energy integration Understanding the technical specifications and operational principles of inverters is vital for optimizing their performance in different settings The ongoing development in inverter technology promises to improve energy management and reduce overall operational costs.
Nơi sử dụng và cách sử dụng
IRF640 là một linh kiện lý tưởng cho các mạch điều khiển tải điện áp cao lên đến 500V và dòng tải tối đa 8A Nó cũng hỗ trợ chuyển mạch tốc độ cao, giúp cải thiện hiệu suất Hơn nữa, IRF640 có thể được sử dụng trực tiếp ở đầu ra của IC, vi điều khiển và các nền tảng điện tử như Arduino và Raspberry Pi, mang lại khả năng điều khiển tải linh hoạt và hiệu quả.
Ngoài ra, nó cũng có thể được sử dụng để xây dựng bộ khuếch đại âm thanh công suất lớn.
Mạch sạc pin ứng dụng năng lượng mặt trời đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống yêu cầu chuyển mạch nhanh Chúng được sử dụng để điều khiển động cơ AC và DC, đồng thời cung cấp nguồn điện liên tục cho các thiết bị.
Để đảm bảo hiệu suất lâu dài và an toàn khi chạy trong mạch, bạn nên sử dụng linh kiện ở mức độ vừa đủ, không vượt quá giới hạn tối đa Điện Tử Tương Lai khuyến nghị rằng linh kiện nên hoạt động ở mức 80% khả năng tối đa hoặc thấp hơn 20% để đảm bảo độ bền và hiệu quả.
The report on inverter technology highlights its significance in modern electrical systems Inverters play a crucial role in converting direct current (DC) into alternating current (AC), making them essential for renewable energy applications Their efficiency and reliability are vital for optimizing energy use in various industries Understanding the technical specifications and operational principles of inverters can enhance their performance and longevity This report aims to provide comprehensive insights into inverter technology, ensuring users can make informed decisions for their energy needs.
IRF840 có thể xử lý điện áp tải tối đa lên đến 500V, nhưng không nên vượt quá 400V Dòng cực máng tối đa của nó là 8A, vì vậy tải không nên vượt quá 6.4A Ngoài ra, transistor cần được vận hành trong khoảng nhiệt độ từ -55 độ C đến +150 độ C.
The report on inverter technology highlights the advancements in electrical systems, focusing on the efficiency and versatility of inverter-based machinery It emphasizes the importance of these systems in modern applications, showcasing their ability to convert direct current (DC) to alternating current (AC) effectively The document also discusses the benefits of using inverters, including energy savings, reduced operational costs, and enhanced performance Furthermore, it outlines the key features that contribute to their reliability and effectiveness in various industrial sectors.
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
Sơ đồ khối và chức năng của khối
3.1.2 Chức năng của từng khối
Chức năng cung cấp nguồn cho hệ thống mạch hoạt động.
Nếu ta cung cấp không đủ nguồn hoặc quá điện áp với các linh kiện thì mạch có thể không hoạt động và bị hư hỏng.
Nhận nguồn từ khối nguồn để dẫn tới khối biến tần
Khối biến tần là thiết bị điều chỉnh tần số dòng điện cung cấp cho cuộn dây bên trong động cơ, cho phép điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp mà không cần hộp số cơ khí Biến tần sử dụng linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự dòng điện, tạo ra từ trường xoay giúp quay động cơ hiệu quả.
Nhận tín hiệu tại ngõ ra của khối biến tần để tiến hành điều khiển ngắt hay bật tải hoạt động.
Nhận nhiệm vụ hiển thị từ khối biến tần truyền tới.
TẦN CÔNG TẮC KHỐI HIỂN
The report on inverter technology highlights its significance in modern electrical systems Inverter technology plays a crucial role in converting direct current (DC) to alternating current (AC), making it essential for various applications, including renewable energy systems The efficiency and reliability of inverters are vital for optimizing energy usage and ensuring system longevity Additionally, advancements in inverter technology continue to enhance performance, reduce costs, and support the integration of smart grid solutions Understanding these developments is key for professionals in the electrical engineering field and those involved in energy management.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH, NGUYÊN LÝ CHI TIẾT
Sơ đồ nguyên lý của mạch 3.2.1 Khối nguồn
3.2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH
Inverter hoạt động dựa trên việc kiểm soát tần số dao động, với nguyên lý hoạt động đơn giản nhờ vào thiết kế của các bo mạch bên trong.
Dòng điện xoay chiều được chuyển đổi thành nguồn điện một chiều thông qua bộ chỉnh lưu cầu và tụ điện Trong quá trình này, hệ số công suất cosφ luôn có giá trị không phụ thuộc vào tải và đạt tối thiểu là 0.96.
The article focuses on the technical report regarding inverter technology, emphasizing its significance in modern electrical systems It highlights the advantages of using inverters, such as improved energy efficiency and versatility in various applications Additionally, the report discusses the operational principles of inverters, their components, and the latest advancements in inverter technology By understanding these elements, users can optimize their energy consumption and enhance system performance The content aims to provide valuable insights for professionals and enthusiasts in the field of electrical engineering.
3.4 SƠ ĐỒ MẠCH THI CÔNG
Sơ đồ mạch thi công
The report on inverter technology highlights the advancements in electrical engineering and the significance of inverter circuits Inverters play a crucial role in converting direct current (DC) to alternating current (AC), making them essential for various applications, including renewable energy systems and electronic devices The document emphasizes the importance of understanding inverter operation principles, efficiency ratings, and their impact on energy consumption Furthermore, it discusses the latest innovations in inverter design and their potential to enhance performance and reliability in modern electrical systems.
The report on inverter technology highlights the importance of understanding and implementing advanced electrical techniques It emphasizes the benefits of inverter systems in enhancing energy efficiency and optimizing performance in various applications By focusing on innovative solutions, this report aims to provide valuable insights into the future of electrical engineering and its impact on sustainable practices.
The report on inverter technology highlights the advancements and applications of inverter-based systems in electrical engineering It emphasizes the importance of inverters in converting direct current (DC) to alternating current (AC), making them crucial for renewable energy integration, such as solar and wind power Additionally, the document discusses the efficiency and versatility of modern inverters, which enhance energy management in various industrial and residential settings Understanding these technologies is essential for optimizing energy usage and improving overall system performance.