Bộ biến đổi tăng/giảm áp linh hoạt trong điện tử công suất

vcca
06/10/2022 09:50
Bộ biến đổi tăng/giảm áp linh hoạt (versatile buck-boost (VBB) converter) đã được nghiên cứu rộng rãi nhờ vào rất nhiều ưu điểm của nó, như là biến đổi điện áp tăng hoặc giảm, cho hiệu năng cao, dòng điện liên tục ít gợn sóng, và khả năng kiểm soát bất kỳ biến chuyển đổi nào. Những tính năng thú vị này làm cho nó trở thành một ứng cử viên xuất sắc để trở thành một khối điện tử công suất PE-BB (power electronics building block).
aa

Bộ biến đổi tăng/giảm áp linh hoạt (versatile buck-boost (VBB) converter) đã được nghiên cứu rộng rãi nhờ vào rất nhiều ưu điểm của nó, như là biến đổi điện áp tăng hoặc giảm, cho hiệu năng cao, dòng điện liên tục ít gợn sóng, và khả năng kiểm soát bất kỳ biến chuyển đổi nào. Những tính năng thú vị này làm cho nó trở thành một ứng cử viên xuất sắc để trở thành một khối điện tử công suất PE-BB (power electronics building block).

• Tương lai phát triển của các van bán dẫn và các bộ biến đổi điện tử công suất
• Điện tử công suất tần số cao: Một số thách thức

Nghiên cứu PE-BB

Có thể nói các bài báo của Middlebrook và Ćuk (C&M) được coi như những tài liệu điện tử công suất truyền cảm hứng lớn nhất. Vài cấu hình quan trọng về PE-BB tăng/giảm áp được minh họa trong Hình 1. Về mặt cấu hình, có thể nói bộ Ćuk được phát triển từ bộ tăng/giảm áp truyền thống và nó cho phép biến đổi điện áp tăng lên hoặc giảm xuống. Đối với các cấu hình biến thể khác nhau của bộ Ćuk truyền thống cũng như những ưu nhược điểm của chúng, độc giả vui lòng tìm trong bài báo gốc [1].

Các đặc tính cơ bản của PE-BB có thể được liệt kê như sau:

• Đặc điểm của bộ biến đổi dc-dc tăng/giảm áp không đảo ngược: Thông thường PE- BB sẽ nhận được điện áp quy định từ một nguồn không được điều chỉnh. Khi điện áp quy định nằm trong dải điện áp của nguồn điện áp không được điều chỉnh, thì cần thiết phải có bộ tăng/giảm áp dc-dc.

• Băng thông điều khiển rộng: Điều này là vô cùng cần thiết khi thiết kế các bộ điều khiển, giúp giảm kích thước linh kiện và bảo vệ các nguồn nhạy cảm.

• Khả năng điều chỉnh của dòng điện đầu vào và đầu ra: Dòng điện đầu vào và đầu ra của PE-BB phải không ở dạng xung hoặc phải có dạng sóng liên tục để cho phép chúng được điều chỉnh và giảm quá trình lọc.

• Khả năng mở rộng công suất: Tính năng này rất quan trọng để đáp ứng tất cả các yêu cầu công suất của nhiều ứng dụng điện tử công suất đang phát triển và mới nổi gần đây.

• Hiệu suất cao: Trong nhiều ứng dụng, PE-BB là một hệ thống lớn chứa các nguồn điện áp, thiết bị lưu trữ phụ, và các loại tải khác nhau với các yêu cầu cụ thể. Do đó, việc đảm bảo một bộ biến đổi hiệu suất biến đổi năng lượng cao có thể góp phần đáng kể vào hiệu quả của hệ thống chứa nó.

  • Sự chuyển đổi liền mạch giữa chế độ vận hành tăng áp và giảm áp: Sự chuyển mạch được đặc trưng bởi một vùng chết (dead zone) tạo ra ảnh hưởng tiêu cực, như là sóng hài cục bộ trong nguồn điện áp. Do đó, PE-BB phải cho phép thực hiện được phương pháp chuyển mạch để tránh ảnh hưởng cả trong vùng chết và sóng hài cục bộ.
  • Điều khiển tái cấu hình: Phương pháp điều khiển số được đánh giá cao vì nó cho phép các bộ điều khiển số sử dụng cho tất cả các ứng dụng PE-BB khi chỉ cần tái cấu hình lại luật điều khiển thông qua phần mềm.
  • Chuyển mạch nhanh giữa các vòng điều khiển dòng: Chức năng này cho phép thay đổi điều khiển dòng đầu vào sang điều khiển dòng đầu ra và ngược lại một cách nhanh chóng và liền mạch. Sự chuyển đổi liền mạch giữa chế độ vận hành tăng áp và giảm áp: Sự chuyển mạch được đặc trưng bởi một vùng chết (dead zone) tạo ra ảnh hưởng tiêu cực, như là sóng hài cục bộ trong nguồn điện áp. Do đó, PE-BB phải cho phép thực hiện được phương pháp chuyển mạch để tránh ảnh hưởng cả trong vùng chết và sóng hài cục bộ.
  • Điều khiển tái cấu hình: Phương pháp điều khiển số được đánh giá cao vì nó cho phép các bộ điều khiển số sử dụng cho tất cả các ứng dụng PE-BB khi chỉ cần tái cấu hình lại luật điều khiển thông qua phần mềm.
  • Chuyển mạch nhanh giữa các vòng điều khiển dòng: Chức năng này cho phép thay đổi điều khiển dòng đầu vào sang điều khiển dòng đầu ra và ngược lại một cách nhanh chóng và liền mạch.


    Sự phát triển của bộ biến đổi VBB

    Nghiên cứu đầu tiên về bộ biến đổi VBB là cấu hình I được trình bày trong Hình 2. Nó được coi là cấu hình nguyên bản, thể hiện đặc tính tăng/giảm áp không đảo ngược, làm cho nó hữu ích cho nhiều ứng dụng xử lý năng lượng.

    bo bien doi tanggiam ap linh hoat trong dien tu cong suat
    Hình 1. Các cấu hình quan trọng của PE-BB tăng/giảm áp.

    Phát triển từ cấu hình I, có ba thay đổi quan trọng đã được đề xuất tương ứng với các cấu hình II, III, và IV. Cấu hình II sử dụng các khóa hai chiều giúp tăng hiệu suất. Cấu hình III có điện cảm ghép đối xứng sử dụng một máy biến áp có tỉ lệ 1:1 với một cặp điện cảm ghép chặt chẽ. Bộ điều khiển này cho ra hiện năng vượt trội trong ứng dụng quang điện độc lập. Cấu hình IV là một thiết kế với cuộn cảm được ghép với một điện dung cuộn dây sang cuộn ký sinh nhỏ để cải thiện hiệu suất của bộ biến đổi trong các ứng dụng điện áp cao. Có thể nhận thấy cấu hình I cho phép chuyển đổi công suất đơn hướng, trong khi cấu hình II, III, và IV cho phép chuyển đổi công suất cả hai hướng.

    Cho đến nay, bộ biến đổi VBB có tất cả các tính năng mong muốn chính của một PE-BB. Tuy nhiên, điều khiển tái cấu hình chưa được thảo luận. Các kỹ thuật điều khiển đầu tiên là điều khiển tương tự, sau đó được thay đổi bằng điều khiển lai số-tương tự, và gần đây là nhiều kỹ thuật điều khiển số khác.

    Do đó, bộ biến đổi VBB có tất cả các đặc tính cơ bản của PE-BB được trình bày ở trên. Tuy nhiên, có những thử thách đang chờ xử lý để cải thiện các bộ biến đổi VBB, như tích hợp cách ly điện vào cấu trúc và mô hình hóa quá trình làm việc ở chế độ gián đoạn DCM (discontinuous conduction mode) của nó trong thực hiện chế độ biến đổi công suất đơn hướng.

    bo bien doi tanggiam ap linh hoat trong dien tu cong suat
    Hình 2. Các cấu hình của bộ biến đổi VBB.

    Các thử thách trong tương lai và công việc đang tiến hành

    Các công việc trong tương lai sẽ cải thiện khả năng kết nối bằng cách tích hợp cách ly điện trong cấu trúc và do đó mở rộng các ứng dụng của nó mà hiện tại vẫn chưa được khám phá như ac-dc, dc-ac, và ac-ac. Một thách thức rất được quan tâm đó là thay vì sử dụng cầu chỉnh lưu và cấu trúc dc-dc, cấu trúc không cầu hoặc bán cầu được đề xuất cho trường hợp ac-dc.

    Cuối cùng, một công việc đang được tiến hành đó là mô hình hóa bộ biến đổi VBB dưới dạng PE-BB trong chế độ DCM.

    Việc này vô cùng quan trọng không chỉ dưới quan điểm của lý thuyết hàn lâm mà còn đối với lý thuyết thương mại. Kết quả của những phân tích này là những điều cơ bản trong thiết kế các bộ điều khiển đáng tin cậy và mạnh mẽ trong các ứng dụng quan trọng.

    Kết luận

    Bài báo này cung cấp những thảo luận về bộ biến đổi VBB dưới dạng PE-BB. Những đặc tính quan trọng nhất của PE-BB không cách ly đã được xác định. Những ưu điểm của bộ biến đổi VBB đã được minh họa qua mô tả tóm tắt sự phát triển của cấu hình, kỹ thuật điều khiển, và các ứng dụng. Các kết quả thực nghiệm của bộ biến đổi VBB trong bài báo gốc [1] đã xác nhận rằng nó có thể được sử dụng không chỉ như một bộ biến đổi dc-dc mà còn như một bộ chỉnh lưu ac-dc, nghịch lưu dc-ac, và trong các ứng dụng ac-ac.

    Mặc dù các kỹ thuật khác nhau có thể được áp dụng, các kết quả cho thấy bộ biến đổi VBB dễ dàng được điều khiển chỉ với các vòng lặp dựa trên bộ điều khiển PI (proportional- integrator). Các điều khiển này có đáp ứng động tốt và đủ đơn giản để dễ dàng chuẩn hóa cùng với trạng thái chuyển đổi năng lượng hiệu quả. Các kết quả thực nghiệm trong bài báo gốc [1] đã xác nhận tính linh hoạt và hiện năng tuyệt vời của bộ biến đổi VBB dưới dạng PE-BB.

    Tham khảo bài báo gốc

    [1] C. Restrepo, C. González-Castaño, and R. Giral, “The Versatile Buck-Boost Converter as Power Electronics Building Block,” IEEE Ind. Electron. Mag., pp. 2–11, 2022.

    Theo Carlos Restrepo và các cộng sự [1]
    Biên dịch: Dương Tấn Quốc (Đại học Ulsan, Hàn Quốc)
    Cộng đồng điện tử Công suất Việt Nambo bien doi tanggiam ap linh hoat trong dien tu cong suat
    Email: duongtanquoc@gmail.com

vcca2026
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 2/6: Tận dụng các nhịp rung lắc cho mục tiêu lướt sóng

Nhận định phiên giao dịch ngày 2/6: Tận dụng các nhịp rung lắc cho mục tiêu lướt sóng

Sau phiên giảm mạnh khi VN-Index tiếp tục đánh mất ngưỡng 1.850 điểm, thị trường bước vào trạng thái phân hóa rõ nét với dòng tiền suy yếu và xu hướng ngắn hạn chưa xác lập. Trong bối cảnh biến động còn lớn và rủi ro điều chỉnh vẫn hiện hữu, các công ty chứng khoán khuyến nghị nhà đầu tư tận dụng các nhịp rung lắc trong phiên để giao dịch lướt sóng, thay vì mở vị thế mua mới một cách vội vàng.
Từ kết luận của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm đến kỳ vọng của các nhà khoa học

Từ kết luận của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm đến kỳ vọng của các nhà khoa học

Tại cuộc làm việc của Thường trực Ban Chỉ đạo về phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số ngày 25/5, Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm đã nhấn mạnh yêu cầu cấp thiết phải làm chủ "công nghệ lõi" thông qua việc đổi mới mạnh mẽ công tác nghiên cứu khoa học cơ bản.
Hơn 10 tựa sách mới chào hè, Nhà xuất bản Kim Đồng mở cánh cửa khám phá cho thiếu nhi

Hơn 10 tựa sách mới chào hè, Nhà xuất bản Kim Đồng mở cánh cửa khám phá cho thiếu nhi

Nhân dịp Quốc tế Thiếu nhi 1/6 và mùa hè 2026, Nhà xuất bản Kim Đồng giới thiệu nhiều đầu sách mới thuộc các thể loại văn học, sách tranh và kỹ năng sống. Những tác phẩm giàu tính giáo dục, giàu trí tưởng tượng và cảm xúc hứa hẹn mang đến cho độc giả nhỏ tuổi một mùa hè ý nghĩa bên những trang sách.
Xử lý 1.438 vụ xâm phạm sở hữu trí tuệ trong 3 tuần

Xử lý 1.438 vụ xâm phạm sở hữu trí tuệ trong 3 tuần

Chỉ sau 3 tuần triển khai Công điện số 38 của Thủ tướng Chính phủ, các lực lượng chức năng trên cả nước đã phát hiện và xử lý 1.438 vụ xâm phạm quyền sở hữu trí tuệ, khởi tố 28 vụ án hình sự và thu giữ lượng hàng hóa vi phạm trị giá gần 36 tỷ đồng. Những kết quả đột phá này cho thấy quyết tâm mạnh mẽ của Chính phủ trong bảo vệ tài sản trí tuệ, chống hàng giả và xây dựng môi trường kinh doanh minh bạch trong kỷ nguyên số.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/6/2026: Tuổi Thân tài lộc khởi sắc, tuổi Mão cần đề phòng thị phi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/6/2026: Tuổi Thân tài lộc khởi sắc, tuổi Mão cần đề phòng thị phi

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 2/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tinh thần Fair-play xuyên suốt cuộc tranh tài Robotics tại STEAMCUP ASIA 2026

Tinh thần Fair-play xuyên suốt cuộc tranh tài Robotics tại STEAMCUP ASIA 2026

Sau 2 ngày thi đấu sôi nổi, với tinh thần sáng tạo và đoàn kết, 170 thí sinh xuất sắc nhất mùa giải đã đi hết vòng Chung kết STEAMCUP ASIA 2026. Điều nổi bật ở mùa giải năm nay là tinh thần dấn thân, đoàn kết và fair-play.
Thị trường chứng khoán ngày 1/6: VN Index thủng mốc 1.850 điểm, thanh khoản xuống thấp kỷ lục

Thị trường chứng khoán ngày 1/6: VN Index thủng mốc 1.850 điểm, thanh khoản xuống thấp kỷ lục

Phiên đầu tuần ghi nhận VN Index tiếp tục suy yếu khi nhóm Vin và dầu khí tạo áp lực lớn lên chỉ số. Dù sắc xanh vẫn chiếm ưu thế trên HoSE, thanh khoản xuống thấp, chỉ hơn 15 nghìn tỷ đồng, cho thấy dòng tiền đang đứng ngoài quan sát.
Tự chủ công nghệ - tuyến “phòng thủ” mới cho bảo vệ nền tảng tư tưởng của Đảng

Tự chủ công nghệ - tuyến “phòng thủ” mới cho bảo vệ nền tảng tư tưởng của Đảng

Một video giả bằng công nghệ AI có thể khiến hàng triệu người hoang mang chỉ trong vài giờ. Một thuật toán mạng xã hội có thể âm thầm dẫn dắt nhận thức của cả một thế hệ mà không cần bất kỳ lời tuyên truyền trực diện nào. Trong kỷ nguyên số, cuộc cạnh tranh giữa các quốc gia không còn chỉ diễn ra trên biển, trên không hay ở những dây chuyền sản xuất công nghiệp, mà đã dịch chuyển mạnh mẽ vào không gian dữ liệu, trí tuệ nhân tạo và nền tảng công nghệ số.
LH-FOF đến từ Trường Đại học Lạc Hồng đăng quang Robocon Việt Nam 2026

LH-FOF đến từ Trường Đại học Lạc Hồng đăng quang Robocon Việt Nam 2026

Sau nhiều ngày tranh tài sôi nổi, vòng Chung kết Cuộc thi Sáng tạo Robot Việt Nam 2026 đã chính thức khép lại với chức vô địch thuộc về đội LH-FOF của Trường Đại học Lạc Hồng. Đây là kết quả xứng đáng cho một tập thể đã thể hiện sự ổn định, bản lĩnh và khả năng làm chủ công nghệ xuyên suốt mùa giải.
Nhận định phiên giao dịch ngày 1/6: Chưa vội quay trở lại vị thế mua mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 1/6: Chưa vội quay trở lại vị thế mua mới

Sau phiên giao dịch giằng co với thanh khoản thấp và dòng tiền còn thận trọng, VN-Index tiếp tục vận động trong trạng thái thiếu xu hướng rõ ràng khi áp lực bán vẫn hiện hữu ở nhiều nhóm cổ phiếu trụ cột. Trong bối cảnh thị trường chưa phát tín hiệu cân bằng bền vững, các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư chưa vội quay trở lại vị thế mua mới, ưu tiên quan sát và chọn lọc cơ hội khi xu hướng được xác lập rõ ràng hơn.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc