TỰ LÀM 600W PURESINE INVERTER 12VDC - 220VAC (Mở lại chủ đề của thanhfdc bị xóa nhầm)

[SPWM]

Tôi chốt có 2 ý chính:
- Hiệu suất được tính toán phụ thuộc vào yếu tố phụ tải và công suất của Inverter. Nếu Inverter công suất lớn dùng với tải nhỏ thì hiệu suất là kém nhất và bằng năng lượng mất đi khi không tải. Có thể hình dung như mang dao mổ trâu đi giết gà...
- Tổn thất điện năng qua các khâu biến đổi làm giảm hiệu suất sử dụng năng lượng và phụ thuộc nhiều yếu tố cụ thể. Không phụ thuộc điện áp hay dòng điện.

[dinhthuong80]

Trước hết xin hoan nghênh tất cả chúng ta đã có tinh thần tranh luận và đóng góp vì mục đích xây dựng cho tốt hơn.

Mình tiếp tục với bạn về "Điện áp cao thì dòng nhỏ, thất thoát phải nhỏ hơn". Ý này đương nhiên là nói đến cùng một dải công suất như nhau rồi.

Con CPU PC nếu có thể đương nhiên họ sẽ thiết kế 12V cho ít hao phí, nhưng vì cần tốc độ xử lí nhanh( nap-xả các cổng logic, ...) nên phải dùng 3.3V.

Vậy giả sử inverter của chúng ta cần công suất 82.5W như của CPU, với áp 12V thì dòng 6.8A, 24V thì chỉ cần 3.4A. Fet 3205 lí tưởng có Rds=0.008 ôm, sơ cấp BAX giả sử 0.002 ôm, cặp dây kẹp bình cho là 0.01 ôm, như thế ít nhất cũng là 0.02ôm. Chỉ phần hao phí điện trở thuần này thôi với áp 12V hết 0.92W/82.5W, nhưng với 24V chỉ hết có 0.46W/82.5W. Rõ ràng áp cao thì hiệu suất hơn rồi.

Vì thế mà theo như line bạn dẫn, mình nói(có thể) nó dùng áp cao chỉnh lưu rồi boost lên 400V và nghịch ra sin 230V nên hiệu suất có thể lên 98%, chứ phần chuyển đổi 48VDC ra sin 230V không thể được đâu. Cụ thể theo như đồ thị về thời gian dùng pin của nó sẽ thấy với tải thuần R 1500W mà pin RBC43-480VAh chỉ được có 10 phút trong khi tính toán sẽ là:

t = 480VA x 60" x 0.8/1500VA/98.5% = 15.1phút ( lấy dung lượng thực tế =80% ghi trên pin)
Nó chạy được 10 phút thì H=10/15= 67% thôi.

[hoahauvn2]

Thân chào mọi người, xin mạo muội góp chút ý kiến với bạn SPWM:
-"Tổn thất điện năng qua các khâu biến đổi làm giảm hiệu suất": hoàn toàn chính xác.
-"Tổn thất điện năng.....Không phụ thuộc điện áp hay dòng điện": câu trước câu sau của bạn đánh lộn với nhau tùm lum vậy?
Không rõ là bạn có đồng ý với mình là cùng 1 kiểu Invt thì loại dùng acquy 12V sẽ cho hiệu suất kém hơn loại dùng acquy 24V bởi vì khâu DC-DC từ 12-380VDC sẽ hao tổn tài nguyên hơn 24-380VDC, đây là điều cơ bản. Vậy là điện áp ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất đấy chứ.
-Áp thấp, tải cao, dòng lớn sẽ phát sinh dòng rò và nhiệt lớn trên các linh kiện công suất như mosfet và igbt...., vậy là dòng điện ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất đấy chứ.
-Trong các Invt công nghiệp loại 10KVA trở lên, mình chưa thấy hãng nào dùng nguồn acquy 12V cả. Họ nối tiếp các acquy lên điện áp 380V luôn, khỏi qua DC-DC nhờ đó nâng cao hiệu suất.
-Linh kiện chất lượng tốt là một yếu tố rất quan trọng để có hiệu suất cao.
-Dòng ko tải của bạn hơn 1A là điều bình thường và có thể xem là khá tốt với thể loại mạch ủi, linh kiện chợ. Bạn có thể giảm hao tổn bằng cách lập trình cho phần DC-AC tạm nghỉ (standby) khi không có tải, khi có tải thì nâng áp lên từ từ là tốt nhất.

[dinhthuong80]

Đồng ý với bạn hoahauvn2, có thể mạch của bạn SPWM linh kiện chưa được tốt như fet có trở lớn (cùng là 3205 nhưng có con mấy chục miliôm), BAX chưa tốt, tụ và cuộn lọc sin rò rỉ,... nên dòng không tải mới cao vậy, làm tiêu tốn 14W khi chưa tải. Mình thấy mạch sin của các bạn trên đây dù 300 hay 600W cũng luôn dưới 0.5A khi không tải mà. Bạn thử kiểm tra xem có khi giảm dòng không tải xuống, nâng cao hiệu suất lên khá nhiều đó. Tới lúc đó hẳn có nhiều bạn năn nỉ bạn úp sơ đồ và xin hỗ trợ làm theo đó, chắc mình cũng sẽ thử.

[SPWM]

Sắp tới hồi sôi nổi rồi đây!

Quanh đi quẩn lại cũng chỉ có cái định luật Ohm để tính công suất bị mất đi do Rds của Fet hay do cặp dây kẹp cấp nguồn, do điện trở cuộn dây BAX.... Túm lại là làm điện trở nó tăng lên làm cho phát nhiệt và gây tổn thất. Đó là điều kiện cụ thể để làm hiệu suất của hệ giảm. Muốn giảm nó chỉ có cách nối nhiều Fet có Rds nhỏ 0.004Ohm song song, thay dây nguồn bằng bạc hay vàng gì đó thì đảm bảo không mất nhiệt đi đâu được.
Do vậy theo định luật Ohm, công suất khi ta tăng điện áp gấp 2 lần thì cũng chỉ bằng khi ta giảm điện trở trong mạch xuống 4 lần.
Như vậy 2 đại lượng để tính toán là điện áp và dòng điện ko có liên quan đến thiết kế mạch có hiệu suất cao. Giảm xuống 6v cũng được miễn sao giảm điện trở của mạch xuống 4 lần cho tôi thì tôi sẽ cho ra hiệu suất như ban đầu.

Dòng không tải của loại Inverter này lớn hơn 1A là do mạch lọc LC, ở đó tụ luôn phóng và nạp nên tiêu hao năng lượng. Nếu rút tụ ra thì nó còn xuống dưới 1A.

[dinhthuong80]

Như vậy chả lẽ ĐL Ôm và tính chất không tiêu tốn điện năng của LC đảo lộn trong inverter rồi sao? Nội trở của mạch là một trong những lí do chính gây tổn hao, cạnh đó tổn hao chuyển mạch ở trạng thái D

[dinhthuong80]

tổn hao khi D nhỏ hơn 0.5 làm tăng nhiệt trên fet và bax, làm tăng thêm nội trở mạch, tăng tổn hao. Còn khi D max thì Imax, P tổn hao cũng tăng. Vậy làm sao hiệu suất mạch vẫn giữ 95% như lúc không tải được?

[dinhthuong80]

Không có sơ đồ, không biết LC mạch này đã được thiết kế tối ưu chưa hay linh kiện không được tốt mới hao tổn lớn vậy.
Mình nghĩ ở đâu thì ĐL Ôm vẫn nguyên giá trị, chả thế mà dây nối inverter với accu người ta luôn làm ngắn nhất và lõi to nhất có thể đó sao.

[SPWM]

Có vẻ ra nhiều vấn đề nhưng mình với bạn sẽ giải quyết từng vấn đề một nhé

Trước tiên mình tính công suất tổn hao theo lý thuyết cho 2 phương án nguồn 12v và 24v đã nhé:
- Tìm điện áp rơi trên Fet rồi nhân với dòng qua nó sẽ ra công suất thất thoát. ok?
P.Án 24v:

300w / 24v = 12.5a.;

Urơi = I * Rds= 12.5a * 0.008= 0.1v => Prơi= 0.1v * 12.5 =1.25w

P.Án 12v:

300w /12v =25a

Urơi = 25a * 0.002 ( như tôi nói trên là mắc // nhiều fet để giảm trở từ 0.008 xuống 0.002) = 0.05v => Prơi= 0.05 * 25a=1.25w

Như vậy tôi đã chứng minh tổn hao công suất khi áp tăng gấp đôi và khi giảm nội trở 4 lần sẽ không thay đổi về thất thoát.

[SPWM]

LC không tiêu tốn điện năng khi nó là mạch dao động cộng hưởng, còn mạch lọc thì ăn điện như thường. Nếu tháo tụ ra thì lúc này các Fet sẽ không dẫn cho bất kỳ phụ tải nào nên dòng giảm hẳn.

Có lẽ phải làm lại cái clip test có đo thông số cho tiện vậy.

[SPWM]

tổn hao khi D nhỏ hơn 0.5 làm tăng nhiệt trên fet và bax, làm tăng thêm nội trở mạch, tăng tổn hao. Còn khi D max thì Imax, P tổn hao cũng tăng. Vậy làm sao hiệu suất mạch vẫn giữ 95% như lúc không tải được?

Bạn có thể giải thích rõ hơn chỗ này ý bạn là sao được ko?

[dinhthuong80]

OK, mình nói tổn hao do nội trở là một phần rồi, bạn có thể giảm khi dùng nhiều fet, tuy nhiên khi ấy cũng sẽ tăng tổn hao chuyển mạch cho fet, nghĩa là áp thấp bất lợi hơn rồi.

Phần D mình nói là ứng với khi tải nhỏ hơn định mức, thời gian Ton nhỏ hơn 50%, lúc đó sẽ có nhiễu hài lớn làm tăng tổn hao chuyển mạch, tăng nhiệt trên fet và BAX. Nhiệt này sẽ làm tăng thêm tổng trở của mạch, do đó h suất sẽ giảm.

[Thanh Ng]

Hao tổn công suất của FET không phải chỉ là đó Rds_on của nó không mà còn do hao tổn khi FET chuyển từ trạng thái đóng và mở hay ngược lại được gọi là "Switching Loss". Nhiều khi mình nghĩ gắn thêm FET sẽ giảm Rds nhưng ngược lại lúc đó hiệu suất cũng vậy đó là đó hao tổn bởi SL. Hoặc khi tăng điện áp lên từ 48V lên 300V thì dòng sẽ giảm nhưng ngược lại phải thay thế FET Vds cao hơn và đồng thời Rds, Qgs, Qg cũng bị nhiều hơn. Hao tổn bởi SL là do các thông số : Điện áp vào, Điện tải, Tần số xung, Qgs Qgd FET, Ig (dòng vào cực Vg FET). Do đó mạch FET driver cũng rất quan trọng nó có thể làm FET chậm lại trong lúc đóng mở và tăng SL.

P SL = Vin * Iout * Fsw * (Qgs+Qg) / Ig

[SPWM]

Tất cả thông số của các linh kiện đều được tính toán cùng với giải pháp biến đổi năng lượng một cách tối ưu nhất thì sẽ cho hiệu suất cao nhất chứ không thể nói là hệ chạy với điện áp thấp thì hiệu suất thấp hơn hệ chạy với điện áp cao được.
Để giảm nội trở thì có rất nhiều cách chứ không chỉ duy nhất là nối song song các Fet. Ví dụ con fet 50N03 không tốt cho hệ 24v nhưng lại tốt cho hệ 12v, hay thay hẳn bằng IGBT thì sửa lại driver....
Nói chung, để đạt mục đích thì vô vàn sự lựa chọn.

[dinhthuong80]

Công thức P SL chắc phải có hệ số nào nữa, nhưng mình thấy tỉ lệ nghịch với dòng kích fet Ig thì có vẻ không hợp lí bởi điện dung vào Ciss càng lớn, dòng kích lớn thì tổn hao càng cao chứ?

Bạn SPWM có thể post cho mình tham khảo làm thử mạch của bạn không, để test xem hiệu suất thực hư thế nào, có hơn mạch hiện tại của mình không?