Bộ đổi điện - kích điện 12VDC lên 220VAC sin chuẩn

Bộ kích điện 12V lên 220V sin chuẩn hay còn gọi là biến tần (inverter), đối với các bộ kích điện sử dụng trên lưới điện Việt Nam thông thường sẽ kích điện từ 12 hoặc 24VC lên nguồn điện xoay chiều 220VAC với tần số 50Hz để sử dụng cho các thiết bị điện hiện đang xài trong dân dụng và công nghiệp. 

Các loại biến tần được dùng trong các thiết bị lò cảm ứng trung tần, thiết bị hàn trung tần, điều khiển tốc độ động cơ, bù nhuyễn công suất phản kháng…. sẽ được đề cập trong bài viết khác. Trong phạm vi bài viết này chỉ đề cập đến biến tần công suất cao dùng bộ kích điện 12V lên 220V sin chuẩn với tần số 50Hz công suất ngõ ra 2000W để làm nguồn nguồn xoay chiều cấp cho tải dân dụng, công nghiệp.

Sơ đồ khối bộ kích điện sin chuẩn 2000W:

A. CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH TRONG BỘ KÍCH ĐIỆN 12V LÊN 220V SIN CHUẨN KÈM BỘ SẠC

1. Bộ sạc ắc qui 220VC/12VC, dòng sạc 50A

2. Bộ nghịch lưu biến điện áp chuẩn sin 12VDC/220VAC-50Hz-2000W và ổn áp

3. Các công tắc tơ bán dẫn để điều khiển.

B. ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT BỘ KÍCH ĐIỆN 12V LÊN 220V SIN CHUẨN

1.  Bộ sạc ắc qui 220VAC/12VDC, dòng sạc 50A (hoặc 20A tùy chọn)

                                  

Được thiết kế với bộ sạc ắc qui thông minh 3 giai đoạn sạc, tự động nhận biết dung lượng ắc qui thông qua mạch điện tử bằng thuật toán so sánh điện áp và dòng sạc để đưa ra điện áp sạc phù hợp với từng giai đoạn ắc quy nhằm kéo dài tuổi thọ ắc qui.

a. Giai đoạn 1- Trickle charging mode: Sạc với nguồn dòng nhỏ không đổi để sạc ắc quy đã được xả trước đó. Giai đoạn này bảo vệ những ắc quy hư hỏng hoặc ngắn mạch khỏi quá dòng điện. Đèn LED màu đỏ báo ắc quy đang sạc.

b. Giai đoạn 2-Bulk and absortion charging mode: Sạc với điện áp không đổi 14.6VC (Bulk) để sạc một nguồn dòng lớn nhanh chóng sạc đầy ắc quy. Giai đoạn này sẽ sạc tới đầy 80%  dung lượng ắc quy. Giai đoạn này phần mềm sẽ tính toán từ thời điểm có nguồn lưới AC cho tới khi ắc quy đầy tới điện áp 13.7VC (tức là nhỏ hơn 0.9V so với lúc nạp 14.6VDC ban đầu). Đèn LED màu đỏ báo ắc quy đang sạc.

c. Giai đoạn 3-Floot charging mode: Sạc thả nổi (Float) điều chỉnh ở điện áp cố định ở mức 13.7V để duy trì mức đầy ắc quy và bù đắp năng lượng tổn thất do phản ứng hóa học trong ắc quy. Trong giai đoạn này dòng sặc tiệm cận Zero Ampare, đèn LED chuyển sang màu xanh báo ắc quy đã nạp đầy.

Các thông số bộ sạc:

Stt	Tên hạng mục	Thông số
1	Điện áp vào (của lưới điện)	220V-50+-5%Hz
2	Dòng nạp	50A (hoặc 20A)
3	Điện áp nạp	13.7 – 14.8 V
4	Điện áp nuôi lúc đầy	13.7V
5	Chế độ nạp	3 giai đoạn thông minh
6	Chế độ bảo vệ	- Bảo vệ quá nhiệt: Máy tự ngắt khi nhiệt độ trong máy trên 650C - Bảo vệ khi ngắn mạch: Máy tự tắt khi bị ngắn mạch và hoạt động trở lại sau khi khởi động lại. - Bảo vệ điện áp: cắt khi ắc quy        < 10VDC, và > 15.5VDC, báo tín hiệu khi 10.5±0.3VDC

Theo khuyến cáo của nhà sản xuất ắc quy, thông thường chọn dòng sạc cho bộ ắc quy trong khoảng 10%-30% dung lượng ắc qui sạc, ví dụ: một tổ ắc qui có 2 ắc qui 12VDC-100Ah, nếu mắc song song thì dung lượng tổ là 12VDC-200 Ah, chọn máy sạc 12 VDC với dòng sạc 20A- 60A. Nếu mắc nối tiếp thì dung lượng tổ là 24VDC-100Ah, chọn máy sạc là 24VDC với dòng sạc 10A-30A.

2.  Bộ nghịch lưu điện áp 12V lên 220V, sóng sin chuẩn với ổn áp đầu ra:

Bộ nghịch lưu là bộ phận quan trọng trong mạch inverter sin chuẩn, có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng từ nguồn điện một chiều không đổi sang dạng năng lượng điện xoay chiều để cung cấp cho tải xoay chiều. Đại lượng được điều khiển ở ngõ ra là điện áp hoặc dòng điện. Đối với thiết bị inverter ngày sử dụng mạch nghịch lưu áp:

Các dạng sóng đầu ra của Inverter:

Qua đó, có 3 dạng sóng đầu ra của bộ nghịch lưu: Pure Sine Wave - Sóng chuẩn hình sin u(t)=Usin(Ωt+∆), Modified Sine Wave - Sóng hình sin hiệu chỉnh, và Square Wave - Sóng vuông góc.

Tạo một sóng đầu ra sin chuẩn bộ kích điện 12V lên 220V sin chuẩn từ nguồn DC là khó khăn hơn nhiều so với sóng Modified hay Square. Đối với công nghệ hiện đại sử dụng công nghệ bán dẫn và hệ thống điều khiển kỹ thuật số tốc độ cao thì có thể cho ra đời bộ kích điện 12V lên 220V sin chuẩn – Power inverter pure sine wave 2000W theo nguyên tắc: Mạch vi xử lý tần số cao sẽ biến đổi nguồn DC thành sóng điện áp AC chuẩn sin 50Hz ở điện áp thấp, vi xử lý sẽ đóng cắt liên tục ở tần số rất cao lên gấp 100 lần cho mỗi chu kỳ AC (tương đương 20.000 trong 1s), tức là trong 1 chu kỳ điện áp AC  lưới là 20ms, thì có tới 400 lần đóng cắt của transitor, sau đó một bộ lọc có tính cảm sẽ lọc mịn các đỉnh hình răng cưa của điện áp để làm bằng các điểm nhọn đầu với nhau, tiếp tục điện áp đầu ra AC với tần số 50Hz này sẽ qua máy biến áp nâng áp để cấp nguồn 220VAC-50Hz cho hệ thống tải, tạo nên mạch bộ inverter sin chuẩn.

Bài toán đặt ra là với biến đổi ở tần số cao sẽ gây ra tiếng ồn và sóng hài trong mạch, đối với bộ kích điện 12V lên 220V sin chuẩn 2000W được thiết kế để thỏa đảm bảo độ ồn trong bán kính 1m là dưới 40dB và hệ thống lọc sóng hài bởi tụ điện và cuộn kháng tích hợp trong mạch, bộ ổn áp đầu ra để đảm bảo chất lượng điện năng sử dụng cho thiết bị, đạt hiệu suất đến 0.95.

Các thông số bộ nghịch lưu:

Stt	Tên hạng mục	Thông số
1	Điện áp DC vào	10VDC-15.5VDC
2	Dải điện áp đầu ra cấp cho tải (có ổn áp)	220VAC±5%
3	Công suất ngõ ra	2000W
4	Công suất đỉnh (chế độ bypass)	6000W
5	Hệ số biến dạng sóng hài THD	≤5%
6	Tần số ngõ ra	47Hz - 53Hz
7	Thời gian chuyển mạch khi mất điện lưới (AC sang DC)	10ms
8	Thời gian chuyển mạch khi có lại điện lưới (DC sang AC)	10ms
9	Thời gian vận hành ở tải định mức 100% tải (h)	Tùy dung lượng ắc quy
10	Thời gian cho phép vận hành quá tải 110% tải (h)	10 phút
11	Nhiệt độ làm việc	< 65℃
12	Độ ồn trong 1m	<40dB
13	Chế độ đèn LED hiển thị	Điện áp, chế độ inverter, tín hiệu
14	Chế độ Reset quá tải, bảo vệ ngắn mạch, quá tải	Có

3. Các thành phần khác trong bộ kích điện gồm: mạch điều khiển, khóa chuyển mạch, nút reset…. sẽ được tích hợp trong bộ kích điện 12V lên 220V sin chuẩn cùng với các thành phần chính trên để đảm bảo inverter vận hành hiệu quả.

C. HOẠT ĐỘNG BỘ KÍCH ĐIỆN 12V LÊN 220V SIN CHUẨN

Bộ kích điện 12V lên 220V sin chuẩn được dùng để sử dụng cho các thiết bị điện gia đình sẽ được đấu nối tiếp vào khu vực cần sử dụng, nếu nhu cầu sử dụng cho cả gia đình thì việc đấu nối tiếp tại tủ điện tổng là dĩ nhiên.

Ban đầu, bộ kích điện 12V lên 220V sin chuẩn ở chế độ vận hành bình thường, điện năng từ lưới điện vào inverter sẽ cấp cho bộ sạc để nạp ắc quy, và đồng thời cung cấp cho tải trong gia đình. Khi sự cố mất điện nguồn lưới, relay kích hoạt khóa chuyển mạch (cắt nguồn lưới, đóng inverter vào) để chuyển qua sử dụng nguồn từ ắc quy, thời gian chuyển mạch khoảng 10ms, hệ thống đèn sẽ chớp nháy trong lúc quá trình quá độ này. Và khi nguồn điện lưới có trở lại, thì relay sẽ phát hiện và tiến hành quay lại như lúc ban đầu (cắt nguồn ắc quy, đóng lại điện lưới), thời gian này cũng tốn 10ms. 

Bộ kích điện 12V lên 220V sin chuẩn ở chế độ hoạt động như một máy biến áp cách ly, nên dòng chạm vỏ rất nhỏ an toàn cho người sử dụng, tuy nhiên vẫn bắt buột nối dây nối đất chung với hệ thống hiện hữu để trường hợp chạm vỏ trục tiếp ở chế độ vận hành lưới điện.

Power inverter 2000W sin chuẩn này vận hành với tất cả các thiết bị dân dụng: đèn, quạt, tủ lạnh, máy điều hòa, bơm nước….tuy nhiên trong trường hợp vận hành các thiết bị động cơ công suất lớn, nếu dung lượng ắc quy không đủ sẽ xảy ra hiện tượng rung trên motor do sụt áp nhanh (nguyên nhân quá trình chuyển đổi hóa học trong ắc quy gây ra việc tăng điện trở nội lớn gây sụt áp), động cơ không được cung cấp đủ công suất từ inverter. Chúng ta nên vận hành các thiết bị có động cơ khi năng lượng ắc qui đầy trong khoảng thời gian ngắn để tiết kiệm dành cho năng lượng cho chiếu sáng làm việc. Đối với tủ lạnh thì công suất vận hành nhỏ (khoảng 76W cho tủ 150L) thì có thể hoạt động lâu dài với ắc quy.

Đối với tải công suất nhỏ khoảng 1000W thì chúng ta có thể sử dụng biến tần sin chuẩn này như một bộ kích điện 12V lên 220V 1000W sin chuẩn vẫn hợp lý, hệ số tải khoảng 0.5-0.6 vẫn hoạt động hiệu quả.

Thông số kỹ thuật của bộ kích điện 12V lên 220V sin chuẩn, có sạc BET2000S
Stt	Tên hạng mục		Thông số
1	Công suất ngõ ra		2000W
2	Công suất đỉnh		3500W
3	Dạng sóng đầu ra		Pure Sine Wave (Sin chuẩn)
4	Dải điện áp đầu vào AC		190VAC-260VAC
5	Dải điện áp đầu vào DC		10VDC-15.5VDC
6	Dải điện áp đầu ra cấp cho tải		220VAC±5%
7	Hệ số công suất power inverter		0.9
8	Hiệu suất làm việc		> 90%
9	Hệ số biến dạng sóng hài THD		≤5%
10	Tần số ngõ ra		47Hz - 53Hz
11	Bộ nạp ắc quy VDC		12VDC - 15.5VDC
12	Dòng nạp		25A/50A
13	Chế độ nạp		3 chế độ sạc thông minh
14	Bảo vệ ắc qui:		Tín hiệu và cắt mạch
	- Báo tín hiệu sụt áp		10.2VDC-10.8VDC
	- Cắt mạch khi sụt áp		<10VDC
	- Cắt mạch khi quá áp		>15.5VDC
15	Bảo vệ quá tải và bảo vệ ngắn mạch		Có/Công tắc Reset
16	Thời gian chuyển mạch khi mất điện lưới (AC sang DC)		10ms
17	Thời gian chuyển mạch khi có lại điện lưới (DC sang AC)		10ms
18	Thời gian vận hành ở tải định mức 100% tải (h)		Tùy dung lượng ắc quy
19	Thời gian vận hành quá tải 110% tải (h)		10 phút
20	Nhiệt độ làm việc		< 65℃
21	Quạt làm mát		Có
20	Độ ồn trong 1m		<40dB
21	Chế độ đèn chỉ thị:		LED
	- Điện áp lưới		Có
	- Điện áp ắc quy		Có
	- Tín hiệu giảm áp ắc qui:		Có
	- Đèn hiển thị trạng thái hoạt đông inverter:		Có
	- Đèn hiển thị tình trạng sạc/ắc qui đầy		Có
22	Ngõ ra USB - 5VDC dùng sạc mobile (không điều khiển)		Có
23	Kích thước (dài x rộng x cao)		423*180*140(mm)
24	Khối lượng		7.5kg
25	Xuất xứ China-Đã được đăng ký nhãn hiệu _Registered		BELTTT (R)
26	Kèm phụ kiện:
	- Cáp nguồn Cu/XPLE 220V-3x4mm2		Có
	- 2 kẹp cực ắc quy bằng chì		Có
	- Thùng đựng, catalogue, CO, CQ, giấy bảo hành.		Có
27	Bảo hành/hoàn tiền do lỗi SX		12 tháng/1 tháng

D. ĐỊA CHỈ LIÊN HỆ:

Trụ sở chính:

Công ty Cổ phần Tư vấn và Thiết bị Điện Tân Trung Nam

2/19 Thăng Long  – Phường 4 – Quận Tân Bình – TpHCM

Tel: 08–62–92–43–16; Fax: 08–62–92–43–38

Website   : www.tantrungnam.vn ;

HP          : 0903 111 117 (Mr.Nam)

Skype     : namvtpecc2;

VPĐD tại Đà Nẵng:

Số: 84 Bùi Lâm -Q.Sơn Trà - Tp. Đà Nẵng

(Gần cầu Sông Hàn phía biển)

Tel: 0903111117 (VũTrungNam)

Email  : nam@tantrungnam.vn

KEYWORDS: Bo kich dien 12V len 220V sin chuan