nhưng đấy là những ứng dụng đơn giản còn trong thời đại hiện nay có sự nghiên cứu và đã được ứng dụng rộng rãi.Thông qua một tuabin gió biến đổi động năng của dòng không khí thành năng l
TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN GIÓ
Giới thiệu về năng lượng gió
Áp suất không khí không đồng đều giữa các vùng do nhiệt độ mặt trời ảnh hưởng không giống nhau, tạo ra sự chênh lệch áp suất và luân chuyển không khí từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp, hình thành nên gió Năng lượng gió sử dụng sức mạnh của gió, một nguồn năng lượng cơ học được chuyển đổi thành dạng động năng thông qua tuabin gió Động năng này sau đó được chuyển hóa thành năng lượng cơ học bằng rôto và thành năng lượng điện bằng máy phát điện.
Hình 1.1 Hướng gió trên bề mặt Trái Đất
-Do sự chênh lệch nhiệt độ, áp suất khác biệt giữa xíach đạo và các cực:
Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng đều làm cho bầu khí quyển, nước và không khí nóng không đều nhau Một nửa bề mặt của Trái Đất, mặt ban đêm, bị che khuất không nhận được bức xạ của Mặt Trời và thêm vào đó là bức xạ Mặt Trời ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các cực, do đó có sự khác nhau về nhiệt độ và vì thế là khác nhau về áp suất mà không khí giữa xích đạo và 2 cực cũng như không khí giữa mặt ban ngày và mặt ban đêm của Trái Đất di động tạo thành gió Trái Đất xoay tròn cũng góp phần vào việc làm xoáy không khí và vì trục quay của Trái Đất nghiêng đi (so với mặt phẳng do quỹ đạo Trái Đất tạo thành khi quay quanh Mặt Trời) nên cũng tạo thành các dòng không khí theo mùa.
-Do sự quay của Trái Đất:
Do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis được tạo thành từ sự quay quanh trục của Trái Đất nên không khí đi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thắng mà tạo thành các cơn gió xoáy có chiều xoáy khác nhau giữa Bắc bán cầu và Nam bán cầu Nếu nhìn từ vũ trụ thì trên Bắc bán cầu không khí di chuyển vào một vùng áp thấp ngược với chiều kim đồng hồ và ra khỏi một vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ Trên Nam bán cầu thì chiều hướng ngược lại.
Ngoài các yếu tố có tính toàn cầu trên gió cũng bị ảnh hưởng bởi địa hình tại từng địa phương Do nước và đất có nhiệt dung khác nhau nên ban ngày đất nóng lên nhanh hơn nước, tạo nên khác biệt về áp suất và vì thế có gió thổi từ biển hay hồ vào đất liền Vào ban đêm đất liền nguội đi nhanh hơn nước và hiệu ứng này xảy ra theo chiều ngược lại.
Lịch sử phát triển của năng lượng gió
Trong hàng ngàn năm qua, con người đã sử dụng sức gió để vận hành các máy móc phục vụ cho cuộc sống của mình, từ việc sử dụng gió để đưa thuyền ra khơi cho đến việc sử dụng gió để vận hành các máy bơm nước hay xay ngũ cốc Đến cuối thế kỷ 19 ,Charles F Brush đã tạo ra chiếc tuabin gió có khả năng phát điện đầu tiên trên thế giới tại Ohio vào năm 1888 Giống như một cối xay gió khổng lồ có đường kính 17m với 144 cánh bằng gỗ mỏng. Vào những năm 1920 và 1926, Albert Betz, một nhà khoa học Đức, đã thực hiện nghiên cứu và tính toán hiệu suất tuabin gió tối đa Kết quả của ông đã dẫn đến việc thiết lập một giới hạn về tỷ lệ hiệu suất của cách quạt và hình dạng tối ưu của chúng Giới hạn này được gọi là "Betz giới hạn" và vẫn được sử dụng trong thiết kế tuabin gió hiện đại.
Cuối những năm 1970, người Hà Lan đã xây dựng tuabin đa megawatt đầu tiên trên thế giới ở Tvind Tuabin có công suất 2 MW và vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.
Ngày 23 tháng 3 năm 2015, với cái tên "Wind Tree", được phát minh bởi Jérôme Michaud-Larivière, người sáng lập công ty New Wind của Pháp để đưa nó ra thị trường, những cây này dựa vào một loạt 72 tua-bin siêu nhỏ trục thẳng đứng để tạo ra điện từ những cơn gió nhẹ hơn.
Ưu điểm và nhược điểm của cây điện gió
Cây điện gió là một biểu tượng của sự kết hợp giữa thiết kế đẹp mắt và công nghệ năng lượng tái tạo với những ưu điểm như:
Môi trường đô thị: Cây gió được thiết kế mang tính thẩm mỹ và có thể hòa hợp với môi trường xung quanh trong đô thị Chúng cũng yên tĩnh hơn các tuabin gió truyền thống, khiến chúng trở thành một lựa chọn tốt để sử dụng ở những khu vực đông dân cư Cây gió có thể được lắp đặt ở những không gian như công viên, vỉa hè, sân vườn… để tạo ra năng lượng sạch và giúp cung cấp năng lượng cho các tòa nhà gần đó.
Khai thác tối đa nguồn gió: Cây điện gió cũng có khả năng tận dụng các nguồn gió nhỏ và không ổn định.
Bảo vệ môi trường: Cây điện gió giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch và giảm lượng khí thải carbon.
Vùng sâu vùng xa: Cây điện gió cũng rất phù hợp để sử dụng ở những vùng sâu vùng xa, nơi có thể không có nguồn điện truyền thống.
Mặc dù cây điện gió có tiềm năng là một phương tiện tái tạo thú vị để tạo năng lượng từ gió, nhưng nó cũng đi kèm với một số nhược điểm:
Khả năng sản xuất hạn chế: Cây điện gió sản xuất năng lượng thấp hơn so với các cột gió truyền thống.
Giá thành cao: Cây điện gió có chi phí thiết kế và sản xuất đắt đỏ hơn so với các cột gió truyền thống.
Cần bảo trì và sửa chữa phức tạp: Các thiết kế phức tạp của cây điện gió có thể làm tăng khả năng gặp sự cố và đòi hỏi bảo trì đắt đỏ và phức tạp. Tuy vẫn có nhược điểm, cây điện gió vẫn là một ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo và có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu về năng lượng sạch trong tương lai.
Thực trạng và xu thế phát triển năng lượng gió trên thế giới
-Tăng trưởng nhanh chóng: Năng lượng gió đã trở thành một trong những nguồn năng lượng tái tạo phát triển nhanh nhất trên toàn cầu Các quốc gia chủ chốt như Đức, Hà Lan và Anh đang đầu tư vào dự án năng lượng gió trên biển có quy mô lớn.
-Nghiên cứu về công nghệ và hiệu suất: Các nghiên cứu về công nghệ gió đang tập trung vào việc cải thiện hiệu suất của các tuabin gió, giảm chi phí sản xuất và lưu trữ năng lượng gió.
Để ứng phó với tình trạng biến đổi khí hậu và nhu cầu năng lượng luôn thay đổi, các nghiên cứu về lưu trữ năng lượng đã được triển khai rộng rãi.
1.4.2.Định hướng phát triển và sự đổi mới
Phát triển công nghệ điện gió tiếp tục tập trung vào việc tăng năng suất và giảm chi phí Đổi mới công nghệ gió tập trung vào việc tăng hiệu suất của tua-bin, đặc biệt ở những khu vực có điều kiện gió thấp, bằng cách phát triển tua-bin có cánh dài hơn và tháp cao hơn.
Ngược lại, ở mảng điện gió ngoài khơi không có hạn chế về kích thước như vậy:việc phát triển các tuabin gió nổi ngoài khơi an toàn và cạnh tranh về chi phí cũng đang được đẩy nhanh Các trang trại gió nổi có thể khai thác tiềm năng to lớn của các khu vực đại dương có độ sâu nước quá lớn đối với các tuabin cố định và chúng có thể là công cụ chuyển đổi năng lượng quan trọng.
Tình Hình Sử Dụng Và Phát Triển Năng Lượng Gió Tại Việt Nam
-Phát triển ngành năng lượng gió: Việt Nam đã bắt đầu đầu tư và phát triển ngành năng lượng gió.
-Ví dụ, tỉnh Bạc Liêu đã đầu tư vào nhiều dự án năng lượng gió trên biển, giúp cung cấp năng lượng sạch cho khu vực này.
-Nghiên cứu và phát triển: Các tổ chức và trường đại học tại Việt Nam cũng đã tham gia vào nghiên cứu và phát triển về năng lượng gió.
-Chính sách hỗ trợ: Chính phủ Việt Nam đã đưa ra các chính sách và ưu đãi để khuyến khích đầu tư vào năng lượng gió, bao gồm hỗ trợ tài chính và quy định về mua bán năng lượng tái tạo.
-Tổng quan về ngành năng lượng gió tại Việt Nam thể hiện một sự phát triển nhanh chóng trong thập kỷ gần đây Dưới đây là một cái nhìn tổng quan về ngành này:
+Triển khai dự án năng lượng gió: Việt Nam đã triển khai nhiều dự án năng lượng gió trên cả đất liền và biển Các tỉnh và thành phố ven biển như Bạc Liêu, Ninh Thuận, Quảng Trị, và Bình Thuận đang là các điểm nóng về triển khai dự án năng lượng gió Các dự án này có quy mô từ hàng chục đến hàng trăm MW và đã đóng góp đáng kể vào nguồn cung cấp điện quốc gia. +Mục tiêu năng lượng tái tạo: Chính phủ Việt Nam đã thiết lập mục tiêu về năng lượng tái tạo, bao gồm năng lượng gió, nhằm giảm phát thải khí nhà kính và đáp ứng nhu cầu năng lượng bền vững Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của ngành năng lượng gió tại Việt Nam.
+Chính sách hỗ trợ: Chính phủ đã ban hành các chính sách hỗ trợ như giảm thuế, mức giá cố định cho năng lượng tái tạo, và hỗ trợ tài chính để thu hút đầu tư vào ngành năng lượng gió.
+Nghiên cứu và phát triển: Các tổ chức nghiên cứu và trường đại học tại Việt Nam đã tham gia vào nghiên cứu và phát triển về năng lượng gió Họ tập trung vào việc tối ưu hóa vị trí lắp đặt, hiệu suất của các dự án, và tích hợp năng lượng gió vào hệ thống năng lượng quốc gia.
+Lưu trữ năng lượng và tích hợp vào lưới điện: Việt Nam đang nghiên cứu các giải pháp lưu trữ năng lượng và cách tích hợp năng lượng gió vào hệ thống lưới điện quốc gia để đảm bảo ổn định và hiệu quả.
+Tiềm năng phát triển lớn: Việt Nam có tiềm năng phát triển năng lượng gió lớn do địa hình dọc theo bờ biển và trong vùng núi Điều này làm cho năng lượng gió trở thành một nguồn năng lượng quan trọng trong tương lai của đất nước.
+Năng lượng gió đang đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng sạch và bền vững của đất nước.
Hiện nay có rất nhiều nhà máy điện gió trên khắp các tỉnh thành như:Quảng Bình, Quảng Trị, Bình Định, Kon Tum, Gia Lai, Đăk Lăk, Đăk Nông,Ninh Thuận, Bình Thuận, Bà Rịa - Côn Đảo, Tiền Giang, Bến Tre,Trà Vinh,Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau.
Phương pháp điều khiển năng lượng gió
Điều khiển bẳng điện tử :chỉnh lưu và biến tần Chỉnh lưu chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện 1 chiều (DC) sử dụng cho động cơ,thiết bi ắc quy, Biến tần là thiết bị điện tử hoặc mạch điện thực biến đổi năng lượng điện từ dòng một chiều hoặc xoay chiều ở cấu hình tần số và pha này thành dòng điện xoay chiều có cấu hình tần số và pha khác.Có 2 loại biến tần: bộ biến tần sáu xung và bộ biến tần điều chế độ rộng xung (PWM) Điều khiển bằng máy tính : sử phần mềm vi điều khiển (hay microcontroller) rất thích hợp để sử dụng trong việc điều khiển và quản lý năng lượng gió Vi điều khiển là một mạch tích hợp có khả năng xử lý thông tin từ các cảm biến, ra lệnh cho các thiết bị thực thi và giao tiếp với các hệ thống khác.
+Vi điều khiển dùng trong hệ thống năng lượng gió: Đọc dữ liệu từ cảm biến: Vi điều khiển có thể đọc dữ liệu từ các cảm biến như cảm biến tốc độ gió, cảm biến hướng gió, cảm biến nhiệt độ, cảm biến rung động và cảm biến điện áp/tần số.
+ Vi điều khiển giúp tự động hóa và tối ưu hóa quá trình hoạt động của tuabin gió, giảm thiểu sự can thiệp của con người và tăng hiệu quả trong việc sản xuất điện từ năng lượng gió Đồng thời, nó cũng giúp trong việc bảo vệ và duy trì tuabin, làm gia tăng tuổi thọ và giảm thiểu chi phí bảo dưỡng Điều khiển bẳng cơ khí:sử hệ thống truyền động,hệ thống xoay cánh. Điều khiển bẳng mạng: sử dụng mạng không dây,mạng cảm biến,mạng internet.
TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ÁP
Giới thiệu thiết bị chuyển đổi điện áp
Thiết bị chuyển đổi điện áp là một thiết bị biến năng Nó cho phếp chuyển đổi năng lượng điện dưới các mức điện áp khác nhau với biên độ và tần số theo yêu cầu.
Các phương pháp chuyển đổi điện áp thông dụng hiện nay:
Chuyển đổi DC-DC
Bộ biến đổi DC-DC thuộc nhóm các bộ biến đổi công suất Chúng có thể làm tăng hoặc giảm điện áp đầu ra so với đầu vào vào tùy theo yêu cầu sử dụng Bộ chuyển đổi DC-DC là một loại bộ chuyển đổi điện áp được sử dụng để chuyển đổi điện áp từ nguồn DC vào thành một mức điện áp DC khác Nguyên lý hoạt động của bộ chuyển đổi DC-DC dựa trên sự sử dụng các thành phần điện tử như transistor, điốt, tụ điện, cuộn cảm và các mạch điều khiển để điều chỉnh đầu ra điện áp Bộ chuyển đổi DC-DC được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như nguồn điện cho các thiết bị di động, hệ thống năng lượng mặt trời và hệ thống điện tử công nghiệp.
2.2.1 Phân loại các bộ biến đổi DC-DC
Một số tiêu chí cơ bản hay được sử dụng để phân loại các bộ biến đổi DC-DC:
Theo mức điện áp ra so với mức điện áp vào
- Bộ biến đổi giảm áp (Buck Converter hoặc Step down converter) Là bộ biến đổi mà giá trị điện áp một chiều ở đầu ra nhỏ hơn giá trị điện áp một chiều ở đầu vào
- Bộ biến đổi tăng áp (Boost Converter hoặc Step Up Converter): Là bộ biển đối mà giá trị điện áp một chiều ở đầu ra lớn hơn giá trị điện áp một chiều ở đầu vào
Theo phương pháp chuyển đổi Bộ biến đổi dùng tụ điện.
- Bộ biến đổi dùng cuộn cảm.
- Bộ biến đổi kết hợp cả hai phương pháp trên.
Theo sự liên hệ vật lị giữa đầu vào và đầu ra
Bộ biến đổi không có cách ly là loại bộ biến đổi mà đầu vào và đầu ra của chúng được kết nối trực tiếp về mặt điện Chúng thường được tìm thấy trong các bộ biến đổi Buck hoặc Boost.
- Bộ biến đổi có cách ly (Isolating Converter):
Là các bộ biến đổi có đầu vào và đầu ra không có liên hệ trực tiếp với nhau về điện Thường thấy dạng này trong các bộ Flyback converter hoặc Bridge converter Với việc sử dụng mày biến áp xung giữ vai trò cách ly và tạo tỷ số điện áp ra/vào.
- Bộ điều chỉnh tuyến tỉnh (Linear Regulator): Trường hợp này, năng lượng được truyền một cách liên tục từ đầu vào qua bộ biển đổi tới đầu ra.
- Bộ điều chính chuyển mạch (Switching Regulator): Trường hợp này,năng lượng được truyền từ đầu vào qua bộ biến đổi tới đầu ra có sự thay đổi kiểu nhảy bậc.
2.2.2 Băm xung một chiều nối tiếp
Băm xung một chiều nối tiếp hay còn gọi là “Buck chopper” (băm xung giảm áp) Sơ đồ loại này thể hiện như trên hình 2.1 Quy luật điều khiển van Tr hoàn toàn như nguyên lý chung đã xét, tuy nhiên quá trình năng lượng xảy ra như sau:
Trong khoảng thời gian từ 0 đến t0 khi van dẫn điện, năng lượng của nguồn sẽ được cấp cho phụ tải, nếu coi van là lý tưởng có: Ut=E, vì dòng điện từ nguồn i1 phải đi qua điện cảm L, nên điện cảm này sẽ nạp năng lượng trong giai đoạn van Tr dẫn.
Trong khoảng còn lại, từ t0 đến hết chu kỳ điều khiển, van Tr khóa, điện cảm L phóng năng lượng tích lũy ở giai đoạn trước, dòng điện qua L vẫn theo chiều cũ và chảy qua van đệm D (dòng i2), lúc này Ut = -Ud ~ 0.
Hình2.1 Băm xung một chiều nối tiếp tải RL a)Sơ đồ nguyên lý mạch; b) Sơ đồ thay thế khi Tr dẫn; c) Sơ đồ thay thế khi Tr dẫn Trong chế độ dòng điện liên tục, tải có thể dạng RLEt hoặc RL đều vẫn cho quan hệ điện áp ra tải như biểu thức cơ bản:
Hình 2.2 Đồ thị điện áp, dòng điện BXMC nối tiếp tải RL
2.2.3 Băm xung một chiều song song
Băm xung một chiều song song hay còn gọi là “Boost” – tăng áp Sơ đồ của BXMC loại này như trên hình 2.2 Loại băm xung này thường ứng dụng cho công suất không lớn và phải có tụ lọc đầu ra tải.
Hình 2.3 Băm xung một chiều song song
-Quá trình năng lượng xảy ra như sau:
Khi van Tr dẫn, toàn bộ điện áp nguồn được đặt vào cuộn cảm L và dòng điện từ nguồn chảy qua, cuộn cảm được nạp năng lượng (dòng i1) Trong giai đoạn này, diode D khóa và tải bị cắt khỏi nguồn, do đó năng lượng cấp ra tải là nhờ điện dung C, vì vậy tụ điện C là nhất thiết phải có ở BXMC kiểu song song.
Khi van Tr bị khóa, năng lượng của cuộn kháng và của nguồn sẽ cấp ra tải (dòng i2) Nhờ nhận thêm năng lượng tích lũy ở giai đoạn trước trong điện cảm nên điện áp trên tải sẽ lớn hơn điện áp nguồn E Tụ C dùng để tích năng lượng và cấp cho Rt trong giai đoạn Tr dẫn.
Hình 2.4 Đồ thị điện áp, dòng điện BXMC song song
Chuyển đổi DC-AC
2.3.1 Tổng quan về hệ thống nghịch lưu
Nghịch lưu là quá trình biến đổi năng lượng một chiều thành năng lượng xoay chiều với điện áp và tần số ngõ ra có thể thay đổi cung cấp cho tải soay chiều.
Phân loại: Các sơ đồ nghịch lưu được chia làm hai loại.
- Sơ đồ nghịch lưu làm việc ở chế độ phụ thuộc vào lưới xoay chiều.
- Sơ đồ nghịch lưu làm việc ở chế độ độc lập (với các nguồn độc lập như ác quy, máy phát một chiều )
Nghịch lưu phụ thuộc có sơ đồ nguyên lý giống như chỉnh lưu có điều khiển Mạch nghịch lưu phụ thuộc là mạch chỉnh lưu trong đó có nguồn một chiều được đổi dấu so với chỉnh lưu và góc mở của các tiristo thoả mãn điều kiện (π/2 < α 0 và đặt điện áp thuận lên T1 và đặt điện áp ngược lên T2, do vậy van T2 phải khoá nhưng T1 còn chưa mở vì chưa có tín hiệu điều khiển Như vậy trong khoảng này dòng qua tải bằng không nên điện áp trên tải cũng bằng không (ut = Rt.it , trong đó Rt là điện trở phụ tải), điện áp trên các van: uT1 = ung và uT2 = -ung Tại ωt = v1
= ψ xuất hiện xung điều khiển trên điện cực điều khiển của T1, do vậy T1 có đủ 2 điều kiện để mở nên T1 mở Van T1 mở, dẫn đến sụt áp trên nó giảm về bằng không,ta có ut = ung và xuất hiện dòng qua tải it = ut/Rt = ung/Rt , lúc này uT1 = uT2 = 0 Đến ωt = π thì ung = 0 và bắt đầu chuyển sang âm, dòng qua T1 và tải cũng bằng không và có xu hướng đổi chiều nên T1 sẽ khoá lại (do van không cho dòng đi theo chiều ngược) Lúc này T2 cũng chưa mở nên dòng tải lại bằng không và điện áp trên tải cũng bằng không.
Tại ωt = v2 = π+ψ xuất hiện tín hiệu điều khiển trên điện cực điều khiển của T2 và van T2 sẽ mở do đang có điện áp thuận, điện áp trên T2 giảm về bằng không nên ut = ung , lại có dòng tải it = ut/Rt = ung/Rt Đến ωt = 2π thì ung = 0 và bắt đầu chuyển sang dương, nó sẽ tác động ngược chiều dòng qua T2 Lúc đó it cũng bằng không và có xu hướng đổi chiều nhưng T2 không cho dòng đi theo chiều ngược lại nên T2 khoá lại mà T1 còn chưa mở vì chưa có tín hiệu điều khiển nên dòng tải lại bằng không và ut = Rt.it = 0. Đến ωt=v2=2π+ψ thì van T1 lại có tín hiệu điều khiển, T1 lại mở và sự làm việc của sơ đồ diễn ra giống như chu kỳ vừa xét. Đồ thị điện áp nguồn ung ; điện áp điều khiển các van uđkT1, uđkT2 ; điện áp và dòng trên tải ut , it được biểu diễn trên các đồ thị hình 4.1 Điện áp trên phụ tải là điện áp xoay chiều không hình sin có giá trị hiệu dụng nhỏ hơn điện áp nguồn và giá trị hiệu dụng điện áp trên tải sẽ càng nhỏ khi góc ψ càng tăng Sóng hài bậc nhất điện áp tải có tần số bằng tần số nguồn cung cấp Góc ψ trong BBĐ này được gọi là góc điều chỉnh hay điều khiển.
Hình 2.16:Đồ thị áp và dòng trên tải khi a)tải thuần trở;b)tải trở cảm;c)tải thuần cảm
2 Bộ biến đổi xoay chiều – xoay chiều ba pha
Hình 2.17:Các dạng sơ đồ BBĐ xoay chiều-xoay chiều ba pha
• Nguyên lý làm việc của các sơ đồ đối xứng tải đấu sao có dây trung tính.
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ BBĐ xoay chiều - xoay chiều ba pha có dây trung tính tương đồng với BBĐ xoay chiều - xoay chiều một pha làm việc độc lập ở từng pha tải Đồ thị dòng, áp trên mỗi pha và các đặc điểm cơ bản cũng tương tự như đối với ĐBĐ xoay chiều - xoay chiều một pha Hình 3.6 mô tả điện áp nguồn, điện áp và dòng điện trên tải Rt - Lt đấu hình sao có dây trung tính với một góc điều khiển lớn hơn góc phi của tải.
• Nguyên lý làm việc của các sơ đồ đối xứng tài đấu sao không có dây trung tính.Trong trường hợp này, ở những giai đoạn trong sơ đồ có ba van ở ba pha cùng làm việc, điện áp trên mỗi phụ tải là điện áp pha của pha nguồn tương ứng; còn ở những giai đoạn trong sơ đồ chỉ có hai van ở hai pha cùng làm việc, điện áp trên phụ tải mắc ở pha không có van nào làm việc sẽ bằng không, điện áp trên hai phụ tải còn lại bằng một nửa hiệu điện áp hai pha (điện áp dây) nối với các van đang làm việc.
Hình2.18 Dòng áp trên tài BBĐ xoay chiều - xoay chiều ba pha với tài điện trở - điện cảm đấu hinh sao có dây trung tính với ψ>0
Trong BBD xoay chiều - xoay chiều ba pha, mốc tính góc điều khiển cho mỗi van là thời điểm đầu mỗi nửa chu kỳ của điện áp pha nguồn tương ứng,điều này khác với chinh lưu điều khiển ba pha: mốc tính góc điều khiển là thời điểm mở tự nhiên đối với van và thời điểm này chậm sau thời điểm đầu mỗi nửa chu kỳ các pha nguồn một góc 30° (π/6).
Nguyên lý làm việc, dạng dòng và áp trên tải của sơ đồ BBĐ xoay chiều
- xoay chiều ba pha cũng phụ thuộc vào tính chất tải (thuần trở, điện trở - điện cảm hay thuần cảm) và phụ thuộc cả vào từng phạm vi thay đổi của góc điều khiển.
BỘ CHUYỂN ĐỔI DC-AC TỪ 12V LÊN 220V
Tổng quan bộ biến đổi DC-AC(3PHA)
Nghịch lưu độc lập (NLĐL) là thiết bị để biển đổi năng lượng dòng điện một chiều thành năng lượng dòng điện xoay chiều với tần số ra cố định hoặc thay đồi.
Trong hệ thống chỉnh lưu cũng có bộ nghịch lưu nhưng là nghịch lưu phụ thuộc tuy cũng biến đổi năng lượng một chiều (DC) thành năng lượng điện xoay chiều (AC), nhưng tần số điện áp và dòng điện xoay chiều chính là tần số không thể thay đổi của lưới điện Hơn nữa sự hoạt động của nghịch lưu này phải phụ thuộc vào điện áp lưới vì tham số điều chỉnh duy nhất là góc điều khiển α được xác định theo tần số và pha của lưới xoay chiều đó. Nghịch lưu độc lập hoạt động với tần số ra do mạch điều khiển quyết định và có thể thay đổi tuỳ ý, tức là độc lập với lưới điện.
Nghịch lưu được phân thành ba loại:
NLĐL nguồn áp: NLĐL nguồn áp sử dụng các van bản dẫn điều khiển hoàn toàn như IGBT, GTO, MOSFET, BJT do công nghệ chế tạo các phần tử này đã hoàn chỉnh hơn rất nhiều.
Bộ nghịch lưu áp được cung cấp từ nguồn áp một chiều, có nghịch lưu áp 1 pha, 3 pha.
NLĐL nguồn dòng: Sử dụng một nguồn điện với nội trở vô cùng lớn, dòng điện ra là không đồi, không phụ thuộc vào tính chất của phụ tải,gồm có:NLĐL nguồn dòng song song một pha, nguồn dòng ba pha.
NL cộng hưởng: Đặc điểm cơ bản của nghịch lưu cộng hưởng là quá trình chuyển mạch của van dựa vào hiện tượng cộng hưởng Giá trị điện cảm không lớn như nghịch lưu dòng ( Ld =∞) và không nhỏ hơn nghịch lưu áp (Ld=0 ), mà chiếm một vị trí trung gian sao cho khi kết hợp với điện cảm của tải Lt và tụ điện C thì trong mạch sẽ xuất hiện hiện tượng dao động Điện áp hoặc dòng điện ra của bộ nghịch lưu áp hay nghịch lưu dòng được tạo nên từ một sóng trong một nửa chu kỳ gọi là bộ nghịch lưu được điều khiển toàn sóng Do sự phát triển của các linh kiện bán dẫn công suất và phương pháp điều khiển, người ta sử dụng phương pháp điều biển độ rộng xung PMW (Pulse Width Modulation) mỗi nửa chu kỳ được tạo nên từ nhiều sóng có độ rộng thích hợp, nhờ đó dễ dàng lọc điện áp và dòng điện ra.
Vì thế để bắt đầu nghiên cứu cần nghiên cứu sự làm việc với điều khiển toàn sóng và làm cơ sở so sánh với sự làm việc với điều biển độ rộng xung Tiếp theo sẽ đề cập đến bộ biến tần cộng hưởng có điện áp hay dòng điện cung cấp gần tần số cộng hưởng của mạch cộng hưởng ít suy giảm Chúng thường được sử dụng để cung cấp cho các tài tần số trung bình có hệ số công suất rất nhỏ(đốt nóng bằng cảm ứng), chúng đòi hỏi điều khiển đặc biệt Bộ biến tần nghịch lưu dòng hoặc áp thường được sử dụng trong truyền động điện xoay chiều có tốc độ thay đổi.
Nghịch lưu độc lập nguồn áp 3 pha
3.2.1 Sơ đồ mạch lực Để tạo ra hệ điện áp xoay chiều ba pha từ nguồn một chiều, ta sử dụng 6 van IGBT theo mạch cầu, điểm giữa mỗi nhánh van thẳng hàng là điểm nối với phụ tải ba pha đấu sao hoặc tam giác.
Sơ đồ có thể điều khiển bằng hai luật dẫn van khác nhau:
Nghịch lưu độc lập ba pha, luật điều khiển λ = 120°
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý NLĐL 3 pha sử dụng IGBT Để tạo ra điện áp 3 pha đối xứng, luật dẫn điện của các van phải tuân theo:
G1 và G4 dẫn lệch nhau 120° và tạo ra pha A
G2 và G5 dẫn lệch nhau 120° và tạo ra pha C
G3 và G6 dẫn lệch nhau 120° và tạo ra pha B
Dạng điện áp ra trên tài được xác định như sau:
Hình 3.2 Bảng điện áp đầu ra trên tải
Hình 3.3 khoảng dẫn của các van IGBT
Hình 3.4 Giản đồ điện áp
*Trong khoảng 0÷t: G1, G6 dẫn, dòng đi từ +E -> G -> Z -> Z -> G ->1 a b 6
*Trong khoảng t ÷ t : G , G dẫn, dòng đi từ +E -> G -> Z -> Z1 1 2 1 a c->G2 -> -E
*Trong khoảng t ÷ t : G , G dẫn, dòng đi từ +E –>G –> Z -> Z ->G -1 2 2 3 3 b c 2
*Trong khoảng t ÷ t : G , G dẫn, dòng đi tuè +E -> G -> Z -> Z - >G2 3 3 4 3 b a 4
*Trong khoảng t ÷ t : G3 4 4,G5 dẫn, dòng đi từ +E -> G - >Z -> Z -> G -5 c a 4
*Trong khoảng t ÷ t : G , G dẫn, dòng đi từ +E -> G -> Z -> Z ->G -4 5 5 6 5 c b 6
-Khi có xung điều khiển vào các van Giả sử trong khoảng thời gian từ 0- t, G1 và G6 mở đang cho dòng chạy qua tải khi đấy G2, G3 ;G4, G5 sẽ bị khóa lại, dòng điện đi qua G1 đến các tải và qua G6 về nguồn.Trong khoảng thời gian t-t1, G1 và G2 sẽ mở các G còn lại được khỏa lại dòng đi từ G1 đến tải và qua G2 về nguồn., Khi đóng cắt liên tục các van không thể đảo chiều một cách đột ngột Nên các diode nội bên trong van có nhiệm dẫn dòng và suy giảm dần, khiến các van kịp thời khóa lại Quá trình đóng cắt liên tục tạo ra dòng điện qua tài biến thiên ngược chiều nhau.
Để biến áp hoạt động, cần cung cấp cho nó dòng điện biến thiên Dòng điện biến thiên này tạo ra từ trường biến thiên, từ đó sinh ra dòng điện cảm ứng Cảm ứng điện từ trên biến áp chỉ xảy ra khi có sự biến thiên của từ trường Do đó, biến áp thường chỉ hoạt động ở tần số thấp (âm tần) Nhờ đặc tính của IGBT, khi dòng điện qua chân G thay đổi, IGBT sẽ dao động và đóng ngắt MOSFET liên tục Quá trình đóng ngắt này tạo ra dòng điện biến thiên chạy qua cuộn sơ cấp, sinh ra từ trường biến thiên cảm ứng lên các cuộn thứ cấp, từ đó cho điện áp ra 220V AC.
Công suất cho bởi: Điện thế hiệu dụng qua đường dây:
Dòng hiệu dụng qua van:
Dòng ra hiệu dụng: Điện thế nghịch cực đại của van:
1 Tính toán dòng điện AC:
Công suất P (P = 1500W) được tính bằng công thức: P = √3 * Vrms * Irms, trong đó Vrms là giá trị hiệu RMS của điện áp AC và Irms là giá trị hiệu RMS của dòng điện AC.
Với điện áp AC Vrms = 220V, ta có thể tính Irms như sau: Irms = P / (√3 * Vrms) = 1500 / (√3 * 220) = 4.94A (xấp xỉ).
2 Tính toán giá trị của điện trở R: Để tính toán giá trị của điện trở R, chúng ta sử dụng công thức Ohm's Law: R = Vrms / Irms, trong đó Vrms là giá trị hiệu RMS của điện áp AC và Irms là giá trị hiệu RMS của dòng điện AC.
Thay các giá trị vào công thức, ta có: R = 220 / 4.94 ≈ 44.5 Ω.
3 Tính toán giá trị của cuộn cảm L: Để tính toán giá trị của cuộn cảm L, chúng ta sử dụng công thức sau: L (Vrms / (2 * π * f)) * (Vdc / Vrms), trong đó Vrms là giá trị hiệu RMS của điện áp AC, f là tần số (f = 50Hz), Vdc là điện áp DC đầu vào.
Thay các giá trị vào công thức, ta có: L = (220 / (2 * 3.14 * 50)) * (12 / 220) ≈ 10.6 mH.
4.Tính toán giá trị tụ C: Để tính toán giá trị tụ C, chúng ta có thể sử dụng công thức sau:
C = 1 / (2 * π * f * ΔV), trong đó C là giá trị tụ cần tính, f là tần số (ở đây f = 50Hz) và ΔV là biến thiên điện áp.
Với biến thiên điện áp ΔV, ta có thể tính toán bằng cách lấy điện áp AC tối đa và trừ đi điện áp DC đầu vào Điện áp AC tối đa là Vmax = Vrms * √2 (ở đây Vrms = 220V), và điện áp DC đầu vào là Vdc = 12V. ΔV = Vmax - Vdc = (Vrms * √2) - Vdc = (220 * √2) - 12 = 298.7V (xấp xỉ).
Tiếp theo, chúng ta có thể tính giá trị của tụ C như sau:
5.Tính toán giá trị mạch lọc L: Để tính toán giá trị mạch lọc L, chúng ta có thể sử dụng công thức sau:
L = (Vdc - Vmin) / (2 * π * f * Imax), trong đó L là giá trị mạch lọc cần tính, Vdc là điện áp DC đầu vào (ở đây Vdc = 12V), Vmin là điện áp AC tối thiểu (ở đây Vmin = 0), f là tần số (ở đây f = 50Hz) và Imax là dòng điện AC tối đa (đã tính toán được là 4.94A).
Thay các giá trị vào công thức, ta có:
Với 2 khối: khối công suất và khối điều khiển Các van bán dẫn dùng trong khối công suất thường là IGBT Khối điều khiển thường sử dụng kỹ thuật điều biến độ rộng xung (PWM) để đóng mở các van công suất, theo các luật điều khiển lựa chọn Các luật điều khiển này (ví dụ: giữ tỷ số V/f bằng hằng số, điều khiển tựa từ thông roto, điều khiển trực tiếp mômen, v.v.).
Hình 3.5 Sơ đồ khối mạch điều khiển
Tạo ra nguồn ổn áp 12VDC cấp cho khối điều khiển trung tâm Hạn dòng từ ác quy để cấp cho khối chuyển mạch
*Chức năng khối điều khiển Điều chỉnh được độ rộng xung trong nửa chu kì dương của điện áp đặt lên colector và emitor của van.
-Tạo ra được xung âm có biên độ cần thiết để khoa van trong nửa chu kỉ còn lại
Xung điều khiển phải có đủ biên độ và năng lượng để mở và khoá van chắc chắn.
Tạo ra được tần số theo yêu cầu.
Dễ dàng lắp ráp, thay thế khi cần thiết, vận hành tin cậy, ổn định.
*Chức năng khối công suất
Khối công suất đóng vai trò khuếch đại tín hiệu dạng sóng đến từ bộ điều khiển, đảm bảo cung cấp điện áp xoay chiều liên tục thông qua biến áp sử dụng linh kiện như thyristor và transisto chịu dòng lớn (ví dụ: IRF 3205).
Điều chế SPWM cho nghịch lưu độc lập điện áp ba pha
Phương pháp thực hiện băm xung với tần số không đồi f=const, điện áp ra tải thay đổi nhờ chỉ điều chỉnh độ rộng khoảng dẫn của van t = var.o Để thực hiện điều này sử dụng sơ đồ cấu trúc như hình 3.9a, còn hình 3.9b là đồ thị minh họa nguyên lý hoạt động
Chức năng các khâu là
1 Khâu phát xung chủ đạo nhằm tạo dao động với tần số cố định nhằm đảm bảo điều kiện băm xung với tần số không đổi.
2 Khâu tạo điện áp răng cưa theo tần số của khâu phát xung chủ đạo, đồng thời đảm bảo phạm vi điều chỉnh tối đa của tham số y.
3 Khâu so sánh tạo xung: So sánh điện áp răng cưa lọc với điện áp điều khiển ua, điểm cân bằng giữa chúng chính là điểm to Do đó khi điện áp điều khiển thay đổi sẽ làm thay đổi to và do đó thay đổi tham số điều chỉnh ỵ Điện áp ra của khâu này có dạng xung tương ứng với giai đoạn van lực Tr dẫn.
4 Khâu khuếch đại công suất nhằm tăng công suất xung tạo ra ở khâu so sánh, đồng thời phải thực hiện ghép nối với van lực theo tính chất điều khiển của van lực
5 Khâu tạo diện áp điều khiển theo luật công nghệ.
Các bộ nghịch lưu đã trình bày ở trên có điện áp ra có chứa nhiều sóng hài Để nâng cao chất lượng điện áp và dòng điện đầu ra của bộ nghịch lưu, bộ nghịch lưu điều biển độ rộng xung PWM (Pulse Width Modulation) được đưa ra nghiên cứu và ứng dụng.Phương pháp PWM thường được sử dụng, đảm bảo điện áp ra có dạng hình sin Nội dung cơ bản của kỹ thuật này là mỗi nửa chu kỳ dòng điện hay điện áp ra gồm nhiều đoạn hình chữ nhật có độ rộng thích hợp. Để dạng điện áp ra không phụ thuộc vào phụ tải người ta thường sử dụng biển điệu bề rộng xung hai cực tính, mỗi pha của sơ đồ có thể điều khiển độc lập với nhau Cặp van trong mỗi pha được điều khiển ngược nhau (T1 và T4,T3 và T6, T5 và T2).
Tín hiệu sin chuẩn so sánh với tín hiệu răng cưa qua mạch so sánh có ngưỡng.
Tín hiệu điều khiển trong mỗi chu kỳ xung răng cưa Ts đối xứng theo mỗi nửa chu kỳ Ts/2.
Hiệu quả giảm sóng hài bậc cao của PWM phụ thuộc vào :hệ số điều biến tần số và biên độ
3.2.5 Hệ số điều biến tần số
Hệ số điều biến tần số là tỉ số giữa tần số sóng mang và tần số sóng điều biến. mf = f c fdc
Trong đó: f : tần số sóng mangc f : tần số sóng điều biếndc
Tần số chuyền mạch van f càng lớn độ méo hài càng giảm, tuy nhiênws tần số này bị hạn chế bởi khả năng đóng cắt của van lực, mặt khác tổn thất chuyển mạch và nhiều cao tần trong công nghiệp cũng tăng nhanh theo f Vìws vậy thiết bị công suất có tần số điều chế thường dưới 10kHz Ta chọn m = 40₁
Khi đó tần số chuyển mạch lớn nhất của van bán dẫn trong bộ nghịch lưu là: f = 40.100 = 4000 Hzmax
Tần số chuyển mạch nhỏ nhất của van bán dẫn trong bộ nghịch lưu: f =min
3.2.6 Chọn hệ số điều biến biên độ
Hệ số điều biển biên độ là tỷ số giữa biên độ điện áp sóng điều chế và biên độ điện áp sóng mang: mα = U mdc
Trong đó:U : Biên độ sóng điều chế mdc
Bình thường m < 1; nếu m > 1 gọi là quá điều chế làm giảm chất lượngα α điện áp ra.
Mô phỏng bộ biến đổi
Nhận xét: Xung điều khiển nghịch lưu cầu ba pha:
- Mạch điều khiển nghịch lưu cầu ba pha sử dụng phương pháp sine PWM (Pulse Width Modulation) để tạo ra xung điều khiển.
- Xung điều khiển được tạo ra theo dạng sóng sine với tần số đã cho (ví dụ: 50Hz).
- Độ rộng xung (duty cycle) của xung điều khiển thay đổi để điều chỉnh độ mở của các công tắc điện tử (thụ động hoặc bán dẫn) trong mạch điều khiển.
2 Chu kỳ đóng mở xung:
- Chu kỳ đóng mở xung được xác định bởi tần số của xung điều khiển.
- Chu kỳ (T) được tính bằng công thức T = 1/f, trong đó f là tần số xung điều khiển.Ví dụ, nếu tần số xung điều khiển là 50Hz, thì chu kỳ sẽ là 1/50 0.02 giây hoặc 20 mili-giây.
Nhận xét về xung điều khiển nghịch lưu cầu ba pha:
- Xung điều khiển nghịch lưu cầu ba pha được tạo ra theo hình dạng sóng sine để điều chỉnh độ mở của các công tắc điện tử.
- Độ rộng xung (duty cycle) của xung điều khiển ảnh hưởng đến độ chính xác và hiệu suất của mạch.
Để đảm bảo hoạt động ổn định của tải, mạch xung điều khiển nghịch lưu cầu ba pha phải điều khiển chính xác và đồng bộ quá trình chuyển đổi giữa các pha Nhờ đó, điện áp AC cấp cho tải đạt chất lượng cao và có độ ổn định cao.
- Xung điều khiển nghịch lưu cầu ba pha phải tuân theo chuẩn và quy định về tần số và độ rộng xung để đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của mạch lực nghịch lưu cầu ba pha.
Sau khi có mạch lọc:
THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
Sơ đồ khối của bộ nghịch lưu
Tạo ra nguồn ổn áp 5 VDC cấp cho khối điều khiển trung tâm.
Hạn dòng từ ác quy để cấp cho khối chuyển mạch
Bộ điều khiển trung tâm
- Tạo dao động 50Hz đưa tới điều khiển khối chuyển đổi DC – AC
- Kiểm tra các phím điều khiển và truyền dữ liệu cần hiển thị tới LCD( giá trị điện áp của Ắc quy, giá trị điện áp cấp cho tải, giá trị điện áp nguồng điện khi nạp, chế độ hiện hành).
- Mã hóa dữ liệu nhận về từ khối hồi tiếp.
- Điều khiển khối chuyển mạch.
Khối Hiển thị và phím ấn
Khối thực hiện giao tiếp giữ bộ nghịch lưu và người sử dụng, khối này cho người sử dụng biết về các thông số đang hoạt động Nhận các yêu cầu điều khiển của người dùng sau đó chuyền về bộ sủ lý trung tâm để thực hiện yêu cầu đó
Khối chuyển đổi DC – AC
• Thực hiện chuyển đổi tín hiệu một chiều từ Ắc quy thành tín hiệu soay chiều, có tần số là tần số là tần số cấp tới từ bộ điều khiển chung tâm
• Thực hiện lọc tín hiệu đầu ra.
Thực hiện chuyển mạch bằng các Role để thực hiện thay đôi của các quá trình ( nghịch lưu hoặc nạp điện).
Thực hiện lấy mẫu điện áp cấp cho tải và điện áp từ nguồn điện đưa về khối sử ly trung tâm.
2 Khối điều khiển trung tâm
5 Khối chuyển đổi DC-AC 3 pha
6 Khối hiển thị, Phím ấn
Dòng STM32 dựa trên lõi ARM Cortex-M3 được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng nhúng đòi hỏi hiệu năng cao, chi phí thấp và tiêu thụ điện năng thấp Nó được chia thành các sản phẩm khác nhau theo kiến trúc lõi: Trong đó, dòng STM32F bao gồm: STM32F103 dòng “nâng cao”, STM32F101 dòng “cơ bản”, STM32F105, STM32F107 dòng “liên kết”, và dòng nâng cao với tần số xung nhịp 72MHz, là sản phẩm có hiệu năng cao nhất trong các sản phẩm tương tự Tần số xung nhịp cơ bản là 36MHz, và hiệu năng của các sản phẩm 16-bit được cải thiện rất nhiều với mức giá của các sản phẩm 16-bit Đây là sự lựa chọn tốt nhất cho người dùng của các sản phẩm 32-bit Cả hai dòng đều có bộ nhớ flash tích hợp từ 32K đến 128K, sự khác biệt là sự kết hợp của dung lượng tối đa của SRAM và giao diện ngoại vi Khi tần số xung nhịp là 72MHz, mã được thực thi từ bộ nhớ flash, và STM32 tiêu thụ 36mA, tương đương với 0.5mA/MHz
Vi điều khiển là một loại chip mạch tích hợp, sử dụng công nghệ VLSI để tích hợp bộ xử lý trung tâm CPU, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM, bộ nhớ chỉ đọc ROM, các cổng I/O khác nhau, hệ thống ngắt, bộ đếm giờ có khả năng xử lý dữ liệu, bộ đếm và các chức năng khác (có thể bao gồm mạch điều khiển hiển thị, mạch điều chỉnh độ rộng xung, bộ ghép nhiều kênh analog, bộ chuyển đổi A/D, và các mạch khác) vào một chip silic để tạo thành một hệ thống máy tính nhỏ và hoàn chỉnh Bởi vì các máy tính đơn chip 8-bit có cấu trúc nội bộ đơn giản, kích thước nhỏ, và chi phí thấp, chúng được sử dụng rộng rãi trong một số bộ điều khiển đơn giản Các vi điều khiển 8-bit phổ biến chủ yếu bao gồm dòng 51 của Intel, hệ thống AVR của Atmel, dòng PIC của Microchip, dòng MSP430 của TI, và vân vân Và STM32 là một loại vi điều khiển 32-bit mạnh mẽ hơn Sự khác biệt lớn nhất giữa nó và vi điều khiển 8-bit là nó không chỉ sử dụng thanh ghi để lập trình mà còn sử dụng các tệp thư viện được cung cấp chính thức để lập trình, điều này không chỉ thuận tiện cho việc lập trình mà còn dễ dàng di chuyển.
STM32 là một trong những dòng chip phổ biến của ST với nhiều họ thông dụngnhưF0,F1,F2,F3,F4… STM32 có đang được thiết kế dựa trên 3 dòng sản phẩm chính nhưsau: Hiệu năng cao (High-performance), Phổ thông (Mainstream) và Tiết kiệm năng lượng(Ultra Low-Power) Hiệu năng cao (High-performance): là các dòng vi điều khiển có hiệunăng tính toán cao, tốc độ hoạt động lớn và thường được sử dụng trong các ứng dụng đaphương tiện Dòng này bao gồm các dòng vi điều khiển Cortex-M3/4F/7 với tần số hoạt độngtừ khoảng 120MHz đến 268MHz Các dòng này điều hỗ trợ công nghệ ART Accelerator.
Vi điều khiển phổ thông được thiết kế để tối ưu về giá, với mức giá thường dưới 1 đô la cho mỗi chip Chúng có tần số hoạt động trong khoảng từ 48MHz đến 72MHz, phù hợp với các ứng dụng cơ bản không yêu cầu hiệu suất cao.
Tiết kiệm năng lượng (Ultra Low-Power): Là nhóm các vi điều khiển hoạt động với tiêuchí tiết kiệm năng lượng tiêu thụ Các nhóm vi điều khiển này đều có khả năng hoạt động vớipin trong thời gian dài và hỗ trợ nhiều chế độ ngủ khác nhau Với các sản phẩm của hãngSTMicrochips, điển hình của nhóm này là dòng ARM Cortex M0+.
STM32F103 thuộc họ F1 với lõi là ARM Cortex M3 STM32F103 là vi điều khiển 32 bit,tốc độ tối đa là 72Mhz Giá thành cũng khá rẻ so với các loại vi điều khiển có chức năngtương tự Mạch nạp cũng như công cụ lập trình khá đa dạng và dễ sử dụng.
Hình 4.1 Sơ đồ các chân STM32
Tính năng của dòng STM32
- Hiệu suất cao: Dòng vi điều khiển STM32 có lỗi ARM Cortex-M cho hiệu suất xử lý và thời gian chạy tuyệt với Ngoài ra, chúng còn có bộ nhớ Flash và bộ nhớ SRAM lớn để dễ dàng xử lý các ứng dụng phức tạp.
Vi điều khiển dòng STM32 nổi bật với hệ thống thiết bị ngoại vi phong phú, bao gồm nhiều bộ định thời, bộ đếm, đầu ra PWM, ADC, DAC và giao diện truyền thông Sự đa dạng này giúp các nhà phát triển dễ dàng tích hợp các chức năng ngoại vi vào thiết kế của mình, đáp ứng nhiều ứng dụng khác nhau.
- Tiêu thụ điện năng thấp: Dòng vi điều khiển STM32 sử dụng công nghệ tiêu thụ điện năng thấp tiên tiến để giảm mức tiêu thụ điện năng mà không ảnh hướng đến hiệu suất Điều này khiến chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trong các thiết bị cần chạy trong thời gian dài hoặc cần sử dụng nguồn pin.
- Dễ phát triển: STM32 cung cấp bộ công cụ phần mềm và phần cứng phong phú giúp các nhà phát triển nhanh chóng phát triển các ứng dụng nhúng Một số công cụ dễ sử dụng như sau:
STM32CubeIDE: Môi trường phát triển tích hợp (IDE), bao gồm trình gỡ lỗi và trình tạo mã, để phát triển các hệ thống những dựa trên STM32 Nó cung cấp một phương pháp để sử dụng để tạo, cấu hình và tạo mà C, cũng như gỡ lỗi và kiểm tra các ứng dụng những.
STM32CubeMX: Một công cụ cấu hình đồ họa dành cho dòng vì điều khiển STM32 giúp các nhà phát triển nhanh chóng tạo mà khởi tạo và tệp cầuThư viện HAL