Tính toán Pin, Biến áp, MOSFET trong Biến tần

Trong bài này, chúng ta học cách tính toán chính xác các thông số biến tần với các giai đoạn liên quan như pin và máy biến áp, bằng cách tính toán khớp các thông số một cách chính xác.

Giới thiệu

Tự chế tạo một biến tần chắc chắn sẽ rất thú vị. Tuy nhiên nếu kết quả không như ý hoàn toàn có thể làm hỏng toàn bộ mục đích của dự án.

Việc cài đặt và cấu hình các thông số biến tần khác nhau như pin và máy biến áp với mạch được lắp ráp thực tế cần được quan tâm và chú ý đặc biệt để đạt được kết quả tối ưu từ quá trình lắp ráp.

Bài viết thảo luận về cách tính toán và kết hợp pin và máy biến áp với mạch điện liên quan và cũng giải thích về các lỗi có thể gặp phải và các quy trình khắc phục sự cố tương ứng.

Bài viết này sẽ khai sáng cho nhiều người mới biết một số manh mối quan trọng, có thể hữu ích trong khi định cấu hình mạch biến tần với pin và máy biến áp, để có thể đạt được kết quả hiệu quả và tối ưu.

Tính toán thông số kỹ thuật biến áp và pin

Trong khi làm biến tần , hai phép tính phải được tính đến rộng rãi, viz. máy biến áp và xếp hạng pin.

1) Các máy biến áp phải được định mức xấp xỉ gấp đôi tải tối đa dự kiến ​​sẽ được sử dụng với biến tần. Ví dụ, nếu tải dự định là 200 watt, thì máy biến áp phải được đánh giá ở mức tối thiểu 300 watt. Điều này sẽ đảm bảo biến tần chạy trơn tru và ít tỏa nhiệt hơn từ biến áp.

Các đánh giá điện áp của máy biến áp phải thấp hơn một chút so với điện áp của pin đối với bộ nghịch lưu sóng vuông.

Tuy nhiên, đối với các khái niệm liên quan đến PWM hoặc SPWM, nó phải bằng điện áp trung bình được áp dụng tại các cửa của MOSFET. Điều này có thể được đo bằng cách đo điện áp DC trung bình được đặt tại cổng của MOSFETs từ giai đoạn dao động. Vì vậy, giả sử điện áp pin của bạn là 12 V, nhưng do PWM điện áp chuyển đổi trung bình của bạn từ bộ dao động hiển thị 7,5 V DC, điều đó có nghĩa là máy biến áp của bạn phải là 7,5-0-7,5 V chứ không phải 12-0-12 V.

2) Và Ah pin phải được đánh giá cao hơn 10 lần so với đánh giá dòng điện tối đa của tải. Ví dụ: nếu pin được đánh giá là 12V và tải 200 watt, thì chia 200 với 12 cho chúng ta 16 amps. Do đó Ah của pin phải gấp 10 lần định mức amp này, tức là 160 Ah. Điều này sẽ đảm bảo pin của bạn chạy với tốc độ xả 0,1C khỏe mạnh và cung cấp thời gian dự phòng khoảng 8 giờ.

Tính xếp hạng MOSFET

Tính toán MOSFET cho một biến tần thực sự khá đơn giản. Người ta phải tính đến thực tế là MOSFET không là gì ngoài công tắc điện tử và phải được xếp hạng giống như chúng tôi đánh giá các thiết bị chuyển mạch cơ học của mình. Có nghĩa là xếp hạng điện áp và dòng điện của MOSFET phải được lựa chọn thích hợp để ngay cả ở tải tối đa được chỉ định, MOSFET hoạt động tốt trong mức sự cố của nó.

Để đảm bảo điều kiện trên, bạn có thể tham khảo datasheet của mosfet và kiểm tra các thông số Điện áp nguồn xả và Dòng xả liên tục của thiết bị, sao cho cả hai giá trị này đều cao hơn giá trị tiêu thụ tối đa của tải hoặc được chọn với biên độ đáng kể.

Giả sử nếu tải được đánh giá là 200 watt, sau đó chia nó với điện áp của acquy 12V ta được 16 ampe. Do đó, MOSFET có thể được chọn với xếp hạng điện áp ở bất kỳ đâu trong khoảng từ 24V đến 36V làm Điện áp nguồn xả của nó ( Vdss ), và 24 amp đến 30 amp như Dòng xả Liên tục của nó ( Tôi ).

Lấy ví dụ về MOSFET trong hình trên, ở đây điện áp tối đa có thể chịu được Vdss của MOSFET được chỉ định là 75V và Id dòng điện tối đa có thể chịu được là 209 amps, khi hoạt động với bộ tản nhiệt thích hợp. Điều đó có nghĩa là MOSFET này có thể được sử dụng an toàn cho tất cả các ứng dụng có công suất tải không quá 14000 watt.

Điều này sẽ chăm sóc các MOSFET và đảm bảo thiết bị hoạt động hoàn hảo ngay cả ở điều kiện tải đầy đủ, nhưng đừng quên gắn chúng vào các tản nhiệt có kích thước phù hợp.

Sau khi mua sắm tất cả các thành phần cần thiết như đã giải thích ở trên, điều quan trọng là bạn phải kiểm tra chúng để kiểm tra tính tương thích với nhau.

Chỉ có pin, là một trong những thành phần quan trọng nhất, hy vọng sẽ không yêu cầu bất kỳ kiểm tra trước nào, vì định mức được in và điều kiện điện áp đã sạc phải đủ để chứng minh độ tin cậy của nó. Ở đây, giả định rằng tình trạng của pin là tốt, tương đối mới và “khỏe mạnh”.

Kiểm tra máy biến áp

Máy biến áp, là thành phần quan trọng nhất của biến tần, chắc chắn cần được đánh giá kỹ thuật kỹ lưỡng. Nó có thể được thực hiện như sau:

Các đánh giá của máy biến áp Tốt nhất có thể được kiểm tra theo thứ tự ngược lại, tức là bằng cách kết nối cuộn dây điện áp cao hơn của nó với đầu vào nguồn điện xoay chiều và kiểm tra cuộn dây đối diện cho các đầu ra được chỉ định. Nếu xếp hạng hiện tại của phần điện áp thấp hơn nằm trong giới hạn tối đa của máy đo đa năng thông thường (DMM), thì nó có thể được kiểm tra bằng cách BẬT nguồn AC ở trên và kết nối đồng hồ (đặt ở, chẳng hạn AC 20 Amp) qua cuộn dây có liên quan.

Giữ đồng hồ đo được kết nối qua các cực của cuộn dây trong vài giây để có kết quả đọc trực tiếp trên đồng hồ. Nếu giá trị đọc khớp với dòng điện máy biến áp được chỉ định, hoặc ít nhất là gần với nó, có nghĩa là máy biến áp của bạn ổn.

Các số đọc thấp hơn có nghĩa là cuộn dây máy biến áp được đánh giá sai hoặc sai. Nói chung, mạch đã lắp ráp cần được kiểm tra để có đầu ra dao động thích hợp trên các đế của bóng bán dẫn nguồn hoặc MOSFET.

Điều này có thể được thực hiện bằng cách kết nối mạch với pin, nhưng không bao gồm máy biến áp ban đầu. Việc kiểm tra nên được thực hiện bằng cách sử dụng một số máy đo tần số tốt hoặc nếu có thể sử dụng máy hiện sóng. Nếu bạn không có các thiết bị trên, bạn có thể thực hiện kiểm tra thô bằng một cặp tai nghe thông thường.

Kết nối giắc cắm tai nghe với đế của các bóng bán dẫn điện liên quan, bạn sẽ có được âm thanh vo ve mạnh mẽ trong tai nghe, xác nhận âm thanh đang hoạt động của các giai đoạn dao động.

Các xác nhận trên đủ để nhắc bạn định cấu hình tất cả các phần với nhau. Kết nối máy biến áp với bóng bán dẫn có liên quan hoặc các đầu nối của thiết bị nguồn đảm bảo rằng thiết bị nguồn được tích hợp chính xác với giai đoạn dao động .

Cài đặt Thiết lập Biến tần Cuối cùng

Cuối cùng, pin có thể được kết nối với các đầu vào nguồn của cấu hình trên, một lần nữa, đừng quên bao gồm một FUSE được đánh giá thích hợp mắc nối tiếp với pin dương. Đầu ra của máy biến áp lúc này có thể được gắn với tải tối đa được chỉ định và nguồn có thể được BẬT.

Nếu mọi thứ được nối dây chính xác, tải sẽ bắt đầu hoạt động ở mức công suất tối đa của nó, nếu không, thì có vấn đề gì đó với giai đoạn mạch. Vì phần dao động đã được kiểm tra thích hợp trước khi lắp đặt cuối cùng, chắc chắn lỗi có thể nằm ở phần thiết bị nguồn.

Nếu lỗi liên quan đến đầu ra công suất thấp, thì các điện trở cơ bản có thể được điều chỉnh cho các lỗi có thể xảy ra hoặc có thể được giảm bớt bằng cách thêm điện trở song song vào điện trở cơ bản hiện có của chúng.

Kết quả có thể được kiểm tra như đã thảo luận ở trên, nếu kết quả là tích cực và nếu bạn tìm thấy những cải thiện trong công suất đầu ra, thì điện trở có thể được sửa đổi thêm như mong muốn, cho đến khi sản lượng điện dự kiến ​​được phân phối.

Tuy nhiên, điều này có thể dẫn đến việc làm nóng thêm các thiết bị và phải cẩn thận để kiểm tra chúng bằng cách bao gồm cả quạt làm mát hoặc tăng kích thước tản nhiệt.

Tuy nhiên, nếu lỗi đi kèm với việc thổi cầu chì sẽ có nghĩa là ngắn mạch ở đâu đó trong giai đoạn quyền lực.

Khắc phục sự cố kết nối biến tần

Sự cố cũng có thể chỉ ra rằng thiết bị nguồn được kết nối sai, thiết bị nguồn bị nổ do có thể xảy ra hiện tượng đoản mạch giữa các đầu ra của thiết bị nguồn hoặc bất kỳ thiết bị đầu cuối nào cần được giữ hoàn toàn cách biệt với nhau.

Sau khi giải thích một số khả năng ở trên trong khi cấu hình biến tần một cách tối ưu, kiến ​​thức kỹ lưỡng về điện tử trở thành điều cần thiết tuyệt đối đối với một bộ phận cá nhân có thể tham gia vào việc xây dựng, nếu không có việc tiến hành dự án bằng cách nào đó có thể gặp nguy hiểm.