Mạch inverter là gì? Vai trò của mạch Inverter trong UPS

Mạch inverter (mạch biến tần) là một loại mạch điện tử được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ các hệ thống năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió, đến các thiết bị gia dụng và công nghiệp. Mạch Inverter cũng là một trong những mạch quan trọng và phổ biến nhất trong thiết kế Bộ lưu điện – UPS.

Sau đây là một số thông tin chi tiết hơn về khái niệm Mạch Inverter.

Định nghĩa về Mạch Inverter

Mạch Inverter là một mạch điện tử dùng để chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC) với tần số và điện áp phù hợp, nhằm cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện xoay chiều hoặc hòa lưới điện.

Nguyên lý hoạt động của Mạch Inverter dựa trên việc bật/tắt các linh kiện bán dẫn (như MOSFET, IGBT) với tần số cao để tạo ra dạng sóng xoay chiều từ nguồn điện một chiều. Mạch Inverter có thể sử dụng thêm các kỹ thuật điều chế xung (PWM, SPWM) để điều chỉnh dạng sóng AC theo yêu cầu.

Đầu vào của mạch Inverter là một dòng điện xoay chiều dân dụng, và đầu ra của mạch Inverter có thể là dạng sóng vuông, sóng sin mô phỏng, hoặc sóng sin chuẩn, tùy thuộc vào thiết kế và ứng dụng của mạch.

Cấu tạo cơ bản của mạch Inverter

Mạch Inverter thông thường bao gồm 5 thành phần chính sau:

1. Nguồn đầu vào (DC): Thường lấy từ pin, ắc quy, hoặc hệ thống năng lượng mặt trời.
2. Mạch tạo dao động: Tạo tín hiệu xung để điều khiển các linh kiện chuyển mạch.
3. Linh kiện chuyển mạch: Sử dụng MOSFET, IGBT, hoặc transistor để biến đổi dòng DC thành AC.
4. Mạch lọc: Làm mịn tín hiệu đầu ra, giúp tạo ra dòng AC ổn định và dạng sóng như mong muốn.
5. Tải đầu ra (AC): Cung cấp điện cho các thiết bị như động cơ, bóng đèn, máy tính, hoặc thiết bị điện dân dụng khác.

Ứng dụng của mạch inverter

Mạch inverter được ứng dụng rất đa dạng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ hệ thống điện năng lượng tái tạo đến các thiết bị gia dụng và công nghiệp. Dưới đây là chi tiết về các ứng dụng phổ biến của mạch inverter:

Hệ thống năng lượng tái tạo:

• Điện mặt trời: Mạch inverter được sử dụng để chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ các tấm pin mặt trời thành dòng điện xoay chiều (AC) phù hợp với điện lưới hoặc dùng cho các thiết bị gia dụng.
• Điện gió: Trong các trạm điện gió, mạch inverter giúp chuyển đổi năng lượng từ các turbine gió sang dòng điện xoay chiều để cung cấp cho lưới điện hoặc lưu trữ trong pin.

Hệ thống UPS (Bộ lưu điện):

• Cung cấp nguồn dự phòng: Trong trường hợp mất điện, mạch inverter sẽ chuyển đổi điện từ ắc quy hoặc pin sạc sang dòng điện xoay chiều (AC) để duy trì hoạt động của các thiết bị quan trọng như máy tính, máy chủ, hệ thống chiếu sáng và các thiết bị điện tử khác.
• Ứng dụng trong các trung tâm dữ liệu: Giúp bảo vệ dữ liệu và duy trì hoạt động của các thiết bị công nghệ quan trọng trong môi trường doanh nghiệp.

Công nghiệp và điều khiển động cơ:

• Điều khiển tốc độ động cơ: Mạch inverter được sử dụng để điều chỉnh tốc độ của động cơ xoay chiều trong các ứng dụng công nghiệp như bơm, quạt, máy nén, và dây chuyền sản xuất.
• Điều khiển áp suất và lưu lượng trong hệ thống ống dẫn: Mạch inverter giúp tiết kiệm năng lượng và cải thiện hiệu suất của các hệ thống tự động hóa công nghiệp.

Thiết bị gia dụng:

• Thiết bị điện gia dụng: Trong các thiết bị như máy lạnh, tủ lạnh, máy giặt, mạch inverter giúp tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu hao tổn điện năng.
• Máy phát điện di động: Một số mạch inverter được tích hợp vào máy phát điện di động để tạo ra dòng điện AC từ nhiên liệu hoặc pin, phục vụ nhu cầu sử dụng tạm thời.

Các ứng dụng khác:

• Hệ thống chiếu sáng: Mạch inverter cung cấp nguồn AC ổn định cho hệ thống chiếu sáng công cộng và chiếu sáng ngoài trời.
• Ứng dụng trong hàng hải: Được sử dụng trên các tàu và thuyền để cung cấp nguồn điện AC từ pin hoặc máy phát điện.
• Hệ thống điện dự phòng cho trạm xăng, bơm xăng: Mạch inverter đảm bảo rằng các máy bơm và hệ thống điện không bị gián đoạn trong trường hợp mất điện.

Các lợi ích của mạch inverter:

• Tiết kiệm năng lượng: Mạch inverter giúp giảm tổn thất năng lượng và tối ưu hóa sử dụng điện năng.
• Dạng sóng AC ổn định: Mạch inverter tạo ra dạng sóng AC ổn định, phù hợp cho các thiết bị điện tử nhạy cảm như máy tính và thiết bị y tế.
• Tăng tuổi thọ của thiết bị: Bằng cách cung cấp nguồn điện AC chất lượng, mạch inverter giúp kéo dài tuổi thọ của các thiết bị điện tử và bảo vệ chúng khỏi những sự cố điện không mong muốn.

Mạch inverter trong Bộ lưu điện – UPS

Mạch inverter đóng vai trò quan trọng trong việc tạo lên các Bộ lưu điện Inverter, giúp chuyển đổi nguồn điện một chiều (DC) từ ắc quy hoặc pin sang nguồn điện xoay chiều (AC) để cung cấp cho các thiết bị trong trường hợp mất điện lưới.

Dưới đây là các thông tin chi tiết hơn về mạch inverter và ứng dụng của mạch này trong UPS:

Cấu tạo cơ bản của mạch inverter trong UPS

Tương tự các mạch inverter trong các thiết bị điện khác, mạch inverter trong UPS được cấu tạo từ 5 thành phần chính:

1. Nguồn đầu vào (DC):
   • Lấy từ ắc quy hoặc pin sạc. Nguồn DC thường có điện áp 12V, 24V hoặc 48V, tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống UPS.
2. Bộ chuyển đổi DC-AC (Inverter Stage):
   • Sử dụng các linh kiện bán dẫn như MOSFET, IGBT để chuyển đổi dòng DC thành AC.
   • Kỹ thuật điều khiển:
     • PWM (Pulse Width Modulation): Điều chỉnh độ rộng xung để tạo dạng sóng AC gần đúng (hình sin giả).
     • SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation): Tạo dạng sóng sin chuẩn, phù hợp với các thiết bị yêu cầu cao.
3. Mạch lọc (Filter Circuit):
   • Gồm cuộn cảm (L) và tụ điện (C) để làm mịn tín hiệu AC, loại bỏ nhiễu và sóng hài.
4. Mạch điều khiển:
   • Vi điều khiển hoặc DSP (Digital Signal Processor) điều khiển các linh kiện bán dẫn để đảm bảo dạng sóng đầu ra ổn định.
5. Tải đầu ra (AC):
   • Cung cấp điện cho các thiết bị điện tử, máy tính, máy chủ, đèn, và các thiết bị quan trọng khác.

Vai trò của mạch inverter trong UPS

Mạch inverter đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc cung cấp các thiết bị UPS cao cấp, với 4 vai trò chính sau:

1. Cung cấp nguồn dự phòng cho thiết bị quan trọng:
   • Đảm bảo hoạt động liên tục của máy tính, máy chủ, thiết bị y tế trong trường hợp mất điện.
2. Bảo vệ thiết bị điện tử nhạy cảm:
   • Dạng sóng sin chuẩn từ mạch inverter bảo vệ thiết bị khỏi hư hại do sóng hài hoặc biến dạng.
3. Ổn định nguồn điện:
   • Giảm thiểu tác động của dao động điện áp, mất pha, hoặc nhiễu từ lưới điện.
4. Ứng dụng trong hệ thống năng lượng tái tạo:
   • Trong UPS tích hợp với năng lượng mặt trời hoặc gió, mạch inverter giúp chuyển đổi và cung cấp năng lượng hiệu quả.

Các loại mạch inverter trong UPS

Trong UPS, Mạch inverter có 3 loại chính sau:

1. Inverter sóng vuông (Square Wave Inverter):
   • Giá rẻ, hiệu suất thấp.
   • Thường dùng cho tải đơn giản như đèn hoặc quạt.
2. Inverter sóng sin giả (Modified Sine Wave Inverter):
   • Phổ biến trong các hệ thống UPS giá trung bình.
   • Dạng sóng gần giống sin, phù hợp cho hầu hết các thiết bị gia dụng.
3. Inverter sóng sin chuẩn (Pure Sine Wave Inverter):
   • Hiệu suất cao, cung cấp dạng sóng sin chuẩn.
   • Phù hợp cho thiết bị nhạy cảm như máy tính, máy chủ, thiết bị y tế.

Trên đây là một số thông tin cơ bản về mạch Inverter và tầm quan trọng của mạch Inverter trong Bộ lưu điện – UPS. Nếu bạn đang quan tâm đến các sản phẩm UPS và muốn trang bị thiết bị lưu điện này cho gia đình mình, hãy liên hệ ngay đến hotline 0964.160.888 của Minh Phát Tech để được hỗ trợ miễn phí và nhận nhiều ưu đãi.