Điện tử công suất trong công nghiệp và đời sống

Điện tử công suất là thuật ngữ quen thuộc đối với các chuyên gia và sinh viên ngành điện, điện tử, đo lường điều khiển và viễn thông. Tuy nhiên với đa số dân chúng thì cụm từ này là khó hiểu. Mục tiêu của bài viết này là nhằm cung cấp sự giải thích để các doanh nghiệp và cá nhân ngòai ngành có thể tự tin ứng dụng các sản phẩm điện tử công suất vào công việc và cuộc sống của mình.

Điện tử công suất trong công nghiệp và đời sống

1 – Khái niệm

“Điện tử công suất” là một chuyên ngành thuộc lĩnh vực điện tử học, chuyên nghiên cứu và chế tạo các thiết bị và linh kiện điện tử có chức năng biến đổi điện năng với công suất từ vài Óat đến hàng Mega-Oát.

Về thiết bị, chúng ta có thể thấy bộ sạc điện thoại, nguồn adaptor cho máy tính xách tay, bộ lưu điện UPS, ổn áp, chấn lưu điện tử, máy khuếch đại âm thanh…

Về linh kiện thì điển hình là transistor công suất, diode chỉnh lưu, thyristor, triac, MOSFET và IGBT… những linh kiện này được sử dụng bên trong thiết bị điện tử công suất.

Vì các linh kiện điện tử công suất cần nhiều giải thích và chỉ dành cho giới chuyên môn, cho nên bài viết này chỉ tập trung vào thiết bị điện tử công suất mà thôi.

Điện tử công suất
Điện tử công suất

2 – Điện một chiều (DC) và điện xoay chiều (AC)

Điện lưới công nghiệp sử dụng nguồn và hệ thống truyền tải điện xoay chiều 50Hz (tại Việt Nam), điện áp hạ thế danh định là 380V (3 pha) và 220V (1 pha). Một cách lý tưởng thì nguồn điện phải ổn định về điện thế và tần số, không thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, trong thực tế hiện nay tồn tại 9 sự cố lưới điện đôi lúc xảy ra và có thể gây hại tới thiết bị điện, đó là: mất điện, sụt áp, quá áp, thấp áp tạm thời, quá áp tạm thời, xung điện, nhiễu trên lưới điện, trượt tần số, sóng hài.

Điện một chiều thường thấy trên xe máy, ô tô, tàu thuyền… về cơ bản sử dụng pin, ắc quy như nguồn điện chính.

Bộ chỉnh lưu biến đổi điện AC thành DC, còn bộ nghịch lưu chuyển từ DC sang AC.

Thiết bị và hệ thống điện AC và DC về cơ bản là không thể sử dụng lẫn với nhau.

3 – Thiết bị điện tử công suất

Ổn áp: Có chức năng ổn định điện áp cung cấp cho thiết bị tiêu thụ điện. Tuy trên thực tế có cả ổn áp AC và DC nhưng do sự phổ cập nên ổn áp AC vẫn được biết đến nhiều hơn. Có một vài công nghệ ổn áp nhưng hiện nay tiên tiến nhất được biết đến là ổn áp điều chế độ rộng xung ở tần số siêu âm chừng 20kHz.

UPS on-line: nhằm tránh cho thiết bị khỏi tác hại của 9 sự cố lưới điện. Đây là sự lựa chọn hoàn hảo cho máy tính, trạm server, viễn thông, tòa nhà, cơ sở y tế, phòng thí nghiệm… yêu cầu nguồn điện có độ tin cậy cao.

Bộ nạp ắc quy: Các bộ chỉnh lưu đơn giản dùng máy biến áp và đi ốt không cung cấp sự vận hành tốt nhất cho ắc quy. Các bộ nạp tiêu chuẩn cần có mạch điện tử điều khiển chế độ nạp làm cho ắc quy được nạp đầy dung lượng và đảm bảo tuổi thọ thiết kế, đồng thời dễ sử dụng hoặc tự động hoàn toàn.

Chỉnh lưu: thường gọi là nguồn một chiều, có chức năng cung cấp dòng điện DC ổn định cho thiết bị điện, điện tử một chiều, với nguồn cung cấp là dòng điện AC từ lưới điện, máy phát… Chỉnh lưu cũng được dùng nhiều trong ngành hàn, mạ điện, cấp nguồn động cơ trong các nhà máy…

Nghịch lưu: xuất phát từ nhu cầu chuyển từ điện DC từ ắc quy ra điện AC dùng cho các thiết bị điện thông thường, nghịch lưu ngày nay đang được sử dụng trên phương tiện giao thông (ô tô, tàu, thuyền), trạm viễn thông, và dân dụng. Nghịch lưu cũng là một chức năng thiết yếu trong bộ lưu điện (UPS), và biến tần động cơ.

Điều khiển điện mặt trời (Solar controller): Có chức năng nạp điện cho ắc quy và cung cấp cho phụ tải từ dòng điện mặt trời vốn dĩ tăng giảm theo cường độ nắng. Ngày nay các bộ điều khiển đều ứng dụng các tiến bộ mới của ngành điện tử công suất và vi điều khiển để thu được điện năng tối đa từ bộ pin mặt trời.

Trả lời

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *