Biến tần 1 pha: Cấu tạo, vận hành và cách phân biệt

Lê Hồng Phong

Mục đích chính của biến tần một pha là tạo ra dạng sóng đầu ra AC lý tưởng tương tự như dòng điện xoay chiều tiêu chuẩn. Điều này làm giảm sự biến dạng sóng hài, đảm bảo vận hành hiệu quả các tải nhạy cảm như thiết bị điện tử và động cơ, đồng thời tăng độ ổn định và độ tin cậy của hệ thống điện. Nhờ khả năng tạo ra sóng sin sạch, bộ biến tần một pha đáp ứng được yêu cầu khắt khe của thiết bị hiện đại và tích hợp linh hoạt nguồn DC, AC.

Trong bài viết này các bạn sẽ cùng KTH ELECTRIC tìm hiểu về cấu tạo của bộ biến tần một pha, phân loại, ưu nhược điểm và ứng dụng thực tế.

Biến tần một pha là gì?

Biến tần một pha là loại biến tần có tác dụng điều chỉnh tần số dòng điện xoay chiều từ nguồn điện áp DC thành điện áp đầu ra xoay chiều ở một ngưỡng điện áp và tần số nhất định. Hầu hết các bộ biến tần một pha được sử dụng trong các hệ thống chỉ yêu cầu dòng điện nhỏ. Một số ít được sử dụng trong ngành điện để điều chỉnh tải AC lớn.

Bộ biến tần một pha có thể cung cấp lượng điện lớn trong không gian nhỏ, khá dễ lắp đặt và vận hành, chi phí đầu tư thấp. Loại biến tần này là giải pháp tốt để cung cấp điện năng cho nhiều loại thiết bị như các thiết bị điện nhỏ hay các tấm pin mặt trời.

Cấu tạo của biến tần 1 pha

Cấu tạo cơ bản của biến tần một pha bao gồm 4 thành phần: mạch biến tần, nguồn điện một chiều, bộ điều khiển và bộ lọc.

• Mạch biến tần: Nó là trái tim của biến tần, chuyển đổi dòng điện một chiều đầu vào thành dòng điện xoay chiều cho tải. Mạch bao gồm một bộ dao động (transistor), máy biến áp và bộ chỉnh lưu (thyristor). Bóng bán dẫn tạo ra tín hiệu điện được khuếch đại bởi máy biến áp, sau đó được chỉnh lưu bởi thyristor để chuyển đổi thành điện xoay chiều.
• Nguồn điện một chiều: Một nguồn điện phù hợp cho mạch biến tần như pin, tấm pin năng lượng mặt trời hoặc nguồn điện khác. Điện áp nguồn càng gần với điện áp đầu ra càng tốt.
• Bộ điều khiển: Việc điều khiển hoạt động của biến tần một pha được thực hiện thông qua bộ vi điều khiển được lập trình sẵn để điều chỉnh tần số và chu kỳ làm việc của bóng bán dẫn để tạo ra điện áp đầu ra phù hợp.
• Lọc: Lọc nhiễu và giảm gợn sóng trong tín hiệu do biến tần tạo ra và đảm bảo điện áp AC đầu ra chất lượng cao. Một loại bộ lọc phổ biến là bộ lọc thông thấp chặn các thành phần sóng tần số cao.

Nguyên lý hoạt động của biến tần một pha

Bộ biến tần một pha chuyển đổi điện áp dòng điện một chiều (DC) thành điện áp dòng điện xoay chiều (AC) bằng cách sử dụng các thành phần bán dẫn đặt trong mạch biến tần như bóng bán dẫn, điốt hoặc thyristor. Quá trình chuyển mạch được điều khiển bằng tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM), tín hiệu này tạo ra dòng điện xoay chiều ổn định để cấp nguồn cho nhiều loại tải điện.

Nguyên lý hoạt động của biến tần một pha dựa trên việc bật, tắt các linh kiện bán dẫn trong mạch biến tần ở một tần số xác định, điều chỉnh điện áp đầu ra AC thông qua tín hiệu điều khiển từ xa. Bảng điều khiển gửi các lệnh điều khiển xung quanh biến tần đến mạch biến tần để điều khiển quá trình chuyển mạch, mạch này dùng để điều khiển quá trình chuyển mạch.

Xem thêm: Kinh nghiệm chọn biến tần cho động cơ theo công suất

Các loại biến tần một pha

Hiện nay có 2 loại máy biến tần 1 pha phổ biến là máy biến tần độc lập và máy biến tần nối lưới.

Biến tần một pha độc lập

Biến tần độc lập được thiết kế để hoạt động mà không cần nguồn điện bên ngoài. Loại biến tần một pha này được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện mặt trời nhỏ vì nó có thể chuyển đổi năng lượng từ các tấm pin mặt trời thành điện năng để sử dụng trong gia đình. Vì vậy, cần phải kết nối loại biến tần này với ắc quy lưu trữ khi trời không nắng. Ngoài ra, bộ biến tần độc lập có thể lấy điện từ các nguồn khác như năng lượng gió hay thủy điện.

Với biến tần độc lập, điện sẽ được cung cấp cho nhiều thiết bị gia dụng như bóng đèn, điều hòa, tủ lạnh, máy giặt và thậm chí cả các thiết bị điện công suất lớn như máy bơm, động cơ. Loại biến tần này phù hợp sử dụng ở những khu vực không nhận được điện từ lưới điện như nhà ở trong rừng sâu hoặc trên hải đảo.

Biến tần nối lưới một pha

Bộ biến tần nối lưới sử dụng nguồn điện có công suất lớn hơn và cấu tạo phức tạp hơn so với bộ biến tần độc lập như nguồn điện lưới để cung cấp điện cho các tòa nhà, công trình xây dựng. Hầu hết các bộ biến tần nối lưới một pha được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại, một số ít được sử dụng cho điện dân dụng.

So sánh với biến tần 3 pha

Như vậy, đối với hệ thống điện gia dụng, hệ thống năng lượng mặt trời dân dụng cần sử dụng bộ biến tần một pha. Hệ thống điện công nghiệp 3 pha có tải công suất lớn ưu tiên sử dụng biến tần 3 pha.

Ứng dụng biến tần một pha

Biến tần một pha được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và thương mại, bao gồm:

• Hệ thống điện năng lượng mặt trời: Biến tần chuyển đổi năng lượng DC từ tế bào quang điện thành điện xoay chiều có thể sử dụng được, cung cấp nguồn điện ổn định cho gia đình hoặc doanh nghiệp nhỏ, đặc biệt trong trường hợp mất điện.

• Nguồn điện liên tục (UPS): UPS sử dụng bộ biến tần một pha để lưu trữ năng lượng từ ắc quy và cung cấp điện liên tục khi mất điện, đảm bảo các thiết bị điện hoạt động liên tục ở những khu vực có nguồn điện không ổn định như cuối đường dây.

• Xe điện: Bộ biến tần một pha cung cấp năng lượng liên tục cho động cơ xe điện, giúp kéo dài thời gian vận hành và tăng hiệu suất, tiết kiệm chi phí so với các mẫu xe khác.

Với khả năng đáp ứng nhiều nhu cầu sử dụng khác nhau, bộ biến tần một pha là giải pháp đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí cho nhiều ứng dụng, từ năng lượng tái tạo đến giao thông vận tải. Khi lựa chọn được biến tần phù hợp, bất kỳ hệ thống nào cũng sẽ nhận được nguồn điện ổn định. Tiếp tục theo dõi các bài viết khác về biến tần tại: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/kien-thuc-tu-dien/