Giai đoạn biến tần của biến tần điện là phần cốt lõi của việc chuyển đổi nguồn DC thành nguồn AC. Ở giai đoạn này, các mạch chuyển mạch, chẳng hạn như bóng bán dẫn (IGBT), bóng bán dẫn hiệu ứng trường oxit kim loại (MOSFET) và các thiết bị bán dẫn công suất khác, được sử dụng để đạt được khả năng kiểm soát chính xác dạng sóng đầu ra thông qua công nghệ điều khiển và điều chế chính xác.
Mạch chuyển mạch:
Cốt lõi của biến tần là mạch chuyển mạch, chuyển đổi nguồn điện DC sang nguồn điện xoay chiều bằng cách bật và tắt thiết bị chuyển mạch. Các thiết bị bán dẫn điện thường được sử dụng bao gồm bóng bán dẫn (thường là IGBT) và MOSFET. Các thiết bị chuyển mạch này được điều khiển chính xác trong biến tần để mô phỏng dạng sóng đầu ra mong muốn.
Chu kỳ làm việc của biến tần:
Chu trình cơ bản của hoạt động biến tần bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn dẫn và giai đoạn cắt. Trong pha dẫn điện, thiết bị chuyển mạch được bật, cho dòng điện đi qua; trong khi ở giai đoạn cắt, thiết bị chuyển mạch bị tắt và dòng điện bị chặn. Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ thời gian bật và tắt, hình dạng, tần số và điện áp của dạng sóng đầu ra có thể được thay đổi.
Điều chế độ rộng xung (PWM):
Để nâng cao chất lượng dạng sóng đầu ra, bộ biến tần thường sử dụng công nghệ điều chế độ rộng xung (PWM). PWM đạt được khả năng kiểm soát độ chính xác cao của dạng sóng đầu ra bằng cách điều chỉnh thời gian làm việc của thiết bị chuyển mạch. Cụ thể,PWM chuyển mạch thiết bị chuyển mạch ở một tần số nhất định và mô phỏng dạng sóng AC cần thiết bằng cách điều chỉnh thời gian dẫn điện trong mỗi chu kỳ chuyển mạch.
Điều khiển dạng sóng đầu ra:
Thiết kế của biến tần cho phép các kỹ sư điều chỉnh các thông số của dạng sóng đầu ra, bao gồm tần số, biên độ và pha. Tính linh hoạt này cho phép biến tần thích ứng với các nhu cầu ứng dụng khác nhau, ví dụ như cung cấp nguồn điện 50Hz cho các thiết bị gia dụng hoặc nguồn điện 60Hz cho thiết bị công nghiệp.
Hiệu suất và tổn thất của biến tần:
Hiệu quả của giai đoạn biến tần là yếu tố quan trọng cần cân nhắc trong thiết kế. Sẽ có một lượng thất thoát năng lượng nhất định trong quá trình bật và tắt thiết bị chuyển mạch, và hiệu suất tổng thể của biến tần phụ thuộc vào việc kiểm soát và giảm thiểu những tổn thất này. Các thiết kế biến tần hiệu quả thường sử dụng các thiết bị bán dẫn công suất tiên tiến và các chiến lược điều khiểnPWM được tối ưu hóa để cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng.
Kiểm soát dòng điện và điện áp:
Biến tần không chỉ cần tạo ra dạng sóng có hình dạng cụ thể mà còn cần đảm bảo sự ổn định của dòng điện và điện áp đầu ra. Do đó, hệ thống điều khiển cần giám sát đầu ra theo thời gian thực và điều chỉnh hoạt động của thiết bị chuyển mạch thông qua cơ chế phản hồi để duy trì đặc tính đầu ra ổn định.
