Thiết kế, sản xuất hàng loạt inverter 1500W

[MinhHa]

Xem qua một số bài viết về inverter nhưng chưa có bài nào làm từ A-Z mà chủ yếu trích dẫn và cải tiến từ cái UPS có sẵn và từ các diễn đàn nước ngoài. Nay tôi sẽ trình bày một inverter made in Vietnam từ A-Z.

1. Đề bài:
- Sản phẩm dùng công nghệ DC/DC - DC/AC
- Đầu vào DC 12V ( 9.5 to 15V).
- Đầu ra AC 220V true SIN. ( độ méo cho phép tối đa 1%)
- Hiệu suất thấp nhất 90% cho cả hệ thống.
- Công suất 1200W liên tục và chịu quá tải 20% trong 10 phút.
- Nạp acqui tự động 4 giai đoạn. Dòng nạp tối đa 12A ( thường dùng acqui 12V 100Ah)
- Bảo vệ quá tải, ngắn mạch, quá áp, thấp áp, quá nhiệt,.....
- Chống ngược cực tính acqui bằng diode và cầu chì.
- Hiển thị thông số hoạt động qua LCD.
- Linh kiện dùng loại có sẵn. Chú ý: Một số linh kiện dùng trong thiết kế là linh kiện có sẵn trong tay người thiết kế do vậy sẽ dùng những linh kiện này để thiết kế.

Các linh kiện sẵn có:
IGBT : Linh kiện bếp từ FGA25N120
MOSFET : STP80N55 80A 55V
MCU: STM8
PWM: FAN6859 và UC3856
Lõi ferrite EC59, lõi xuyến 40mm, lõi EE42, Lõi xuyến 32mm, lõi EE16 ( Vật tư bếp từ .....có sẵn)
IC MC34063 TI tặng mẫu
OPTO TLP250 TOSHIBA tặng mẫu
Diode fast switching STTH8N06
Tụ hóa 100uF/450V
Tỏa nhiệt nhôm ( của dự án Amplifier)
Tụ 1.5uF/450VAC ( vật tư điều hòa)
Và một số linh kiện L,C SMD có sẵn.
Rơ le 30A ( vật tư điều hòa)
Tụ hóa 2200uF/25V
Dây emay : 1mm và 0.34mm có sẵn.
Băng dính mila có sẵn.
Điện trở SUN 10 miliohm ( có sẵn)
Biến dòng CT dùng ferrite EE16 tự chế (tỷ lệ 1: 500)

Các linh kiện còn lại mua chợ trời HN.
2. Thiết bị hỗ trợ
- Ociloscope 60MHz ( có sẵn)
- Máy đo R,L,C,Q,... ( có sẵn)
- Máy đo U,I,W,Cos(phi) có sẵn.
- Mua thêm máy đo dòng DC 200A ( Nếu cần để kiểm tra hiệu suất)
- Mỏ hàn , thiếc, đồng hồ vạn năng...

3. Lựa chọn thiết kế.
Để tiện kiểm tra và sản xuất hàng loạt. Dự kiến chia thành 2 module chính cho tiện.
- Module DC/DC
- Module DC/AC + Battery chagger.
Các module nhỏ hơn như PWM, MCU, Charger controler dùng trên 2 module chính để giảm diện tích PCB và tiện kiểm tra.

4. Tên của sản phẩm: Dự kiến đặt

GreenPower Inverter ( đã đăng ký )

Từ các dữ kiện trên bắt đầu thiết kế một inverter made in Vietnam.

Sau đó thêm một module nữa có thể chuyển inverter thành UPS online.
Đây chính là module PFC. Tiêu chí để FPC > 0.995. Lúc đó UPS online sẽ như một tải thuần trở đối với lưới điện bất kể tải của UPS là gì. Từ đó nâng cao chất lượng lưới điện, giảm tổn hao công suất truyền tải....
Tóm lại tiết kiệm điện để bảo vệ môi trường.




Trong quá trình trình bày, người viết không có ý định trả lời thắc mắc. Sau khi hoàn thành, mọi thắc mắc sẽ có luồng giải đáp để tránh chệch hướng. Mong mọi người thông cảm.

[transisto]

Anh cho em hỏi làm thế nào để liên hệ mua các sản phẩm ở công ty anh vậy,hình như anh không còn làm về mạch PCB nữa thì phải.Thanks anh!!!

[meocon_87]

các sản phẩm inverter sine giờ trên thị trường cũng có nhiều, chủ yếu là biến áp thường, biến áp xung thì cũng có nhưng ít, bác làm phần này, made in VN thì hay quá, em ủng hộ bác
mà cái khó ở đây là cái phần biến áp xung. chúc bác mau chóng ra sản phẩm.
chờ tin bác.

[DTTH]

Xem qua một số bài viết về inverter nhưng chưa có bài nào làm từ A-Z mà chủ yếu trích dẫn và cải tiến từ cái UPS có sẵn và từ các diễn đàn nước ngoài. Nay tôi sẽ trình bày một inverter made in Vietnam từ A-Z.

1. Đề bài:
- Sản phẩm dùng công nghệ DC/DC - DC/AC
- Đầu vào DC 12V ( 9.5 to 15V).
- Đầu ra AC 220V true SIN. ( độ méo cho phép tối đa 1%)
- Hiệu suất thấp nhất 90% cho cả hệ thống.
- Công suất 1200W liên tục và chịu quá tải 20% trong 10 phút.
- Nạp acqui tự động 4 giai đoạn. Dòng nạp tối đa 12A ( thường dùng acqui 12V 100Ah)
- Bảo vệ quá tải, ngắn mạch, quá áp, thấp áp, quá nhiệt,.....
- Chống ngược cực tính acqui bằng diode và cầu chì.
- Hiển thị thông số hoạt động qua LCD.
- Linh kiện dùng loại có sẵn. Chú ý: Một số linh kiện dùng trong thiết kế là linh kiện có sẵn trong tay người thiết kế do vậy sẽ dùng những linh kiện này để thiết kế.

Ủng hộ bác vụ này, mong ra được sản phẩm VN chất lượng.

Nếu chống ngược cực triệt để không cần thay cầu chì ở dòng lớn vậy thì ta phải dùng relay chứ bác, sao lại dùng diode.
Em thấy người dân sử dụng hay đấu ngược cực rất nhiều, nếu phải thay cầu chì liên tục e không tiện.

[MinhHa]

Nếu chống ngược cực triệt để không cần thay cầu chì ở dòng lớn vậy thì ta phải dùng relay chứ bác, sao lại dùng diode.

Rơ le 150A giá thành đắt, dòng nuôi role cao và tổn hao lớn. Nếu tiếp điểm điện trở 10miliohm thì 150 x10 =1500mV = 1.5V. Như vậy tổn hao mất 10% rồi.

[viettien123]

Xem qua một số bài viết về inverter nhưng chưa có bài nào làm từ A-Z mà chủ yếu trích dẫn và cải tiến từ cái UPS có sẵn và từ các diễn đàn nước ngoài. Nay tôi sẽ trình bày một inverter made in Vietnam từ A-Z.

1. Đề bài:
- Sản phẩm dùng công nghệ DC/DC - DC/AC
- Đầu vào DC 12V ( 9.5 to 15V).
- Đầu ra AC 220V true SIN. ( độ méo cho phép tối đa 1%)
- Hiệu suất thấp nhất 90% cho cả hệ thống.
- Công suất 1200W liên tục và chịu quá tải 20% trong 10 phút.
- Nạp acqui tự động 4 giai đoạn. Dòng nạp tối đa 12A ( thường dùng acqui 12V 100Ah)
- Bảo vệ quá tải, ngắn mạch, quá áp, thấp áp, quá nhiệt,.....
- Chống ngược cực tính acqui bằng diode và cầu chì.
- Hiển thị thông số hoạt động qua LCD.
- Linh kiện dùng loại có sẵn. Chú ý: Một số linh kiện dùng trong thiết kế là linh kiện có sẵn trong tay người thiết kế do vậy sẽ dùng những linh kiện này để thiết kế.

Các linh kiện sẵn có:
IGBT : Linh kiện bếp từ FGA25N120
MOSFET : STP80N55 80A 55V
MCU: STM8
PWM: FAN6859 và UC3856
Lõi ferrite EC59, lõi xuyến 40mm, lõi EE42, Lõi xuyến 32mm, lõi EE16 ( Vật tư bếp từ .....có sẵn)
IC MC34063 TI tặng mẫu
OPTO TLP250 TOSHIBA tặng mẫu
Diode fast switching STTH8N06
Tụ hóa 100uF/450V
Tỏa nhiệt nhôm ( của dự án Amplifier)
Tụ 1.5uF/450VAC ( vật tư điều hòa)
Và một số linh kiện L,C SMD có sẵn.
Rơ le 30A ( vật tư điều hòa)
Tụ hóa 2200uF/25V
Dây emay : 1mm và 0.34mm có sẵn.
Băng dính mila có sẵn.
Điện trở SUN 10 miliohm ( có sẵn)
Biến dòng CT dùng ferrite EE16 tự chế (tỷ lệ 1: 500)

Các linh kiện còn lại mua chợ trời HN.
2. Thiết bị hỗ trợ
- Ociloscope 60MHz ( có sẵn)
- Máy đo R,L,C,Q,... ( có sẵn)
- Máy đo U,I,W,Cos(phi) có sẵn.
- Mua thêm máy đo dòng DC 200A ( Nếu cần để kiểm tra hiệu suất)
- Mỏ hàn , thiếc, đồng hồ vạn năng...

3. Lựa chọn thiết kế.
Để tiện kiểm tra và sản xuất hàng loạt. Dự kiến chia thành 2 module chính cho tiện.
- Module DC/DC
- Module DC/AC + Battery chagger.
Các module nhỏ hơn như PWM, MCU, Charger controler dùng trên 2 module chính để giảm diện tích PCB và tiện kiểm tra.

4. Tên của sản phẩm: Dự kiến đặt

GreenPower Inverter ( đã đăng ký )

Từ các dữ kiện trên bắt đầu thiết kế một inverter made in Vietnam.

Sau đó thêm một module nữa có thể chuyển inverter thành UPS online.
Đây chính là module PFC. Tiêu chí để FPC > 0.995. Lúc đó UPS online sẽ như một tải thuần trở đối với lưới điện bất kể tải của UPS là gì. Từ đó nâng cao chất lượng lưới điện, giảm tổn hao công suất truyền tải....
Tóm lại tiết kiệm điện để bảo vệ môi trường.




Trong quá trình trình bày, người viết không có ý định trả lời thắc mắc. Sau khi hoàn thành, mọi thắc mắc sẽ có luồng giải đáp để tránh chệch hướng. Mong mọi người thông cảm.

ủng hộ Minh Hà . ủng hộ hàng và trí tuệ người việt nam

[MinhHa]

Phần thứ nhất: Thiết kế mạch DC/DC

Do yêu cầu chuyển đổi 12V DC lên 400VDC nên toplogy PUSH-PULL là tối ưu nhất. Do vậy phương án lựa chọn là PUSH-PULL

Do MOSFET chỉ có dòng MAX 80A nên lựa chọn 4 MOSFET cho mỗi vế.

( 400 VDC là do đầu ra PFC cũng là 400VDC nên chọn điện áp này để sau có thể chuyển thành Online UPS mà không phải sửa đổi nhiều)

Dòng thứ cấp : 1200: 400 = 3A.
Chọn mật độ dòng 5A/mm2 nên dây 1mm là phù hợp.
Với lõi EC59, thiết kế như sau

Chọn tần số làm việc:
Do dùng linh kiện sẵn có nên các linh kiện còn lại phải chấp nhận theo các linh kiện có sẵn.
Lõi PC40 có thể làm việc đến 200KHz. Nhưng tôi chọn tần số 42KHz
Lý do điện trở, tụ điện thông dụng mua chợ trời cho mạch giao động.
Mạch driver dùng D882 và B772 mua chợ trời
Tối ưu giữa giá thành và hiệu suất.
Nếu tăng tần số có thể tăng công suất của biến áp. Nhưng vẫn không thể giảm được số vòng dây ( vì làm tăng dòng từ hóa lõi) nên không làm tăng công suất của biến áp lên nhiều. Nhưng tăng tần số sẽ làm tăng công suất tổn hao đóng cắt do vậy theo kinh nghiệm dùng các linh kiện thông dụng trên tần số lựa chọn là phù hợp

Yêu cầu đặt ra là sau khi hoàn thành chạy đầy tải 1200W trong 1 giờ nhiệt độ biến áp tăng 10 độ C so với môi trường và nhiệt độ trên tấm tỏa nhiệt 0.3dm3 không vựot quá 70 độ C khi không có quạt gió làm mát.

Các thông số sau khi tính toán, lựa chọn và làm tròn số.

Sơ cấp 2x2 vòng
thứ cấp 80 vòng

Thứ cấp dây 1mm PEW class H
Sơ cấp dây 0.34 X 20 x 6 ( dùng dây có sẵn UEW class F ) tương ứng với 10.8 mm2
Thứ cấp quấn 2 lớp bên trong lõi, cách điện giữa 2 lớp là 3 lớp băng dính mila
Sơ cấp bên ngoài nên hiệu suất tỏa nhiệt tốt hơn và chiều dài dây nhỏ ( chỉ 2 vòng cỡ 20cm), chọn mật độ dòng điện 14A/mm2
Như vậy các lựa chọn là phù hợp

Bobin cho EC59 chọn loại nhiều đầu ra ( có sẵn 26 đầu ra) để tiện cho việc nối đầu ra cuộn dây

Chân 1 và 26 : Đầu ra cuộn thứ cấp
Chân 2 đến 7 và chân 8 đến 13 cuộn sơ cấp thứ nhất
Chân 14 đến 19 và 20 đến 25 cuộn sơ cấp thứ 2
Như vậy có 6 chân cho mỗi đầu .
Ta dùng dây 0.34 x 20 xe lại và quấn cho từng chân. Mỗi cuộn 2 vòng và có tất cả 6 cuộn song song.

Sau khi hoàn thiện, quấn băng cách điện và lắp lõi ferrite.
Như vậy sơ bộ ta đã có biến áp xung 12V lên 400V DC sau 20 phút thao tác bằng tay. Nếu dùng máy quấn sẽ nhanh hơn

Thông số biến áp:
Thứ cấp : 36.48 mH
Sơ cấp : 22.7 uH
L lk : 0.2 uH < 1% L sơ cấp như vậy đạt yêu cầu đề ra.
Các thông số này có thể không cần mạch snuber cho sơ cấp hoặc để xung đẹp hơn chỉ cần snuber RC ( 10 ohm/1W và 471/60V) là đủ.

Do mạch công suất lớn nên phần DC/DC thiết kế PUSH-PULL + Boot chạy chế độ CCM để giảm giá trị tụ lọc DC ( vì chỉ có 22uF/450V và 100uF/450V)
Chọn I rip = 0.25A.

( máy ảnh đang cho mượn nên sẽ post ảnh sau)


Cánh tỏa nhiệt dùng chung cho cả DC/DC và DC/AC do vậy được thiết kế với các cánh dọc theo thân máy. Quạt gió nếu có sẽ hút gió qua lỗ thông gió trên vỏ thiết bị, qua màng lọc và qua toản nhiệt, sau đó thổi ra ngoài.
Mục đích để chống bụi bám vào mạch điện và cánh toả nhiệt trong quá trìng sử dụng.
Biệc bảo đưỡng chỉ cần tháo và làm sạch màng lọc bụi.

Bây giờ bắt tay vào thiết kế mạch DC/DC
Công cụ : phần mềm protel 99SE
Hẹn ngày mai.

[voicoi365]

Rơ le 150A giá thành đắt, dòng nuôi role cao và tổn hao lớn. Nếu tiếp điểm điện trở 10miliohm thì 150 x10 =1500mV = 1.5V. Như vậy tổn hao mất 10% rồi.

- Sụt áp mối tiếp giáp P-N trung bình 0.6V . tính ra 0.6V / 12V = 5%.
=> Để giải quyết vấn đề này : Khi cắm điện (cho dù đấu ngược hay xuôi ) => diode cầu => mạch điện cấp trước , tính xem có bị đấu ngược hay không , điện áp cung cấp...=> xuất lệnh kích FET công suất .

- Những inverter công suất cao thì họ dùng nguồn 24V ( thậm chí là 48V) để tăng hiệu suất

[MinhHa]

Sụt áp mối tiếp giáp P-N trung bình 0.6V . tính ra 0.6V / 12V = 5%.

Diode chỉ bảo vệ đấu ngược cực tính, không mắc nối tiếp với mạch nên không có sụt áp ở đây.
Khi đấu ngược, diode dẫn thông dẫn đến đứt cầu chì.
Cấu chì được thiết kế 30A x5 có thể thao tác bên ngoài vỏ máy.

[MinhHa]

- Những inverter công suất cao thì họ dùng nguồn 24V ( thậm chí là 48V) để tăng hiệu suất

Tất nhiên là vậy. Loại công nghiệp công suất lớn dùng luôn 300 VDC.
Vấn đề là giá thành phải chấp nhận được với mọi người.

Dự kiến thiết kế 1 inverter + 1 acqui 12V 100Ah
Tổng chi phí < 3 triệu VND mới là vấn đề cần quan tâm.

[voicoi365]

- Xoẹt 1 phát toi 5 cái cầu chì thì phí , đi mua nhiều mà nhất là ở quê thì càng khó .
=> nên dùng dây chì sợi như điện gia dụng . bán 1 cái máy khuyến mãi 1 cuộn dây chì . ha ha

[MinhHa]

Để giải quyết vấn đề này : Khi cắm điện (cho dù đấu ngược hay xuôi ) => diode cầu => mạch điện cấp trước , tính xem có bị đấu ngược hay không , điện áp cung cấp...=> xuất lệnh kích FET công suất .

Phương án diode cầu cho dòng 180A max với tần số 42KHz là không khả thi. Vì giá thành cao và công suất tổn hao quá lớn.

Nếu bạn đấu sai thì diode bên trong MOSFET sẽ dẫn, dẫn tới phá hủy MOSFET mà không cần có tác động đến (xuất lệnh kích FET công suất ) gì cả.

[MinhHa]

- Xoẹt 1 phát toi 5 cái cầu chì thì phí , đi mua nhiều mà nhất là ở quê thì càng khó .
=> nên dùng dây chì sợi như điện gia dụng . bán 1 cái máy khuyến mãi 1 cuộn dây chì . ha ha

Mỗi phương án thiết kế nhắm đến một đích khác nhau. Nếu người sử dụng luôn luôn nhầm lẫn hay cố tình nhầm lẫn thì không tránh khỏi dù bạn có bảo vệ bằng bất kỳ kiểu gì.

Dự kiến không quá 1% khách hàng sử dụng nhầm lẫn.
Mỗi thiết bị thường kèm theo cầu chì dự phòng cho phép rút kinh nghiệm 1 lần.

Sợi dây chì sẽ không chính xác như vậy bảo vệ không đúng.
Hơn nữa đây là dòng lớn nên cần có điện trở tiếp xúc rất nhỏ. không buộc tạm như cầu chì 220V được.

[VMLeader]

Tất nhiên là vậy. Loại công nghiệp công suất lớn dùng luôn 300 VDC.
Vấn đề là giá thành phải chấp nhận được với mọi người.

Dự kiến thiết kế 1 inverter + 1 acqui 12V 100Ah
Tổng chi phí < 3 triệu VND mới là vấn đề cần quan tâm.

năng lực thiết kế ở việt nam không phải là không làm được, nhưng thiết kế cho ra sản phẩm giá thành quá cao.
riêng cái acquy 12v 100Ah cũng tầm 1 triệu, các vấn đề khác nữa chi phí thạt là cao.
Em ủng hộ bác vụ này. mong bác tìm được giải pháp để cho nguơi việt nam được sử dụng sản phẩm của bác.

[bqviet]

Bqviet là "con bò" về mảng điện tử công suất, tới đây ngồi nghe Mod MinhHa giảng về inverter thôi.

Dù sản phẩm này có thành công hay không thì cũng đã ủng hộ bằng đám điều hòa Funiki mới trang bị ở văn phòng rồi. Hy vọng nhỡ có hỏng bo mạch có thể mua được trực tiếp từ nhà sản xuất.