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
Hệ thống làm lạnh di động bất ngờ trở thành "chìa khóa" cho trung tâm dữ liệu AI trị giá hàng chục tỷ USD

Hệ thống làm lạnh di động bất ngờ trở thành "chìa khóa" cho trung tâm dữ liệu AI trị giá hàng chục tỷ USD

Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo đang tạo ra nhu cầu khổng lồ về các trung tâm dữ liệu có mật độ tính toán cực cao. Điều ít người ngờ tới là những kinh nghiệm quen thuộc trong điều khiển hệ thống làm lạnh công nghiệp, HVAC hay trạm bơm lại đang trở thành lợi thế lớn để tham gia thị trường hạ tầng AI trị giá hàng chục tỷ USD.
Vinamilk duy trì sức mạnh thương hiệu trong nhóm cao nhất toàn cầu

Vinamilk duy trì sức mạnh thương hiệu trong nhóm cao nhất toàn cầu

Sáng ngày 2/7, Brand Finance đã công bố Bảng xếp hạng 100 thương hiệu giá trị nhất Việt Nam (Brand Finance Vietnam 100 2026). Vinamilk tiếp tục được xếp hạng AAA+, mức cao nhất trên thang đo sức mạnh thương hiệu và duy trì vị trí thứ 2 suốt 4 năm qua.
Người tiêu dùng có thể mua VinFast VF3 với giá dưới 200 triệu đồng

Người tiêu dùng có thể mua VinFast VF3 với giá dưới 200 triệu đồng

Với nhiều chương trình ưu đãi cộng gộp và ưu đãi trong tháng 7/2026, thời điểm này, người tiêu dùng có thể mua VF3 với giá chỉ 197,2 triệu đồng.
Nhận định phiên giao dịch ngày 3/7: Duy trì tỷ trọng trung bình, tránh mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 3/7: Duy trì tỷ trọng trung bình, tránh mua đuổi

VN-Index tiếp tục dao động giằng co quanh vùng 1.860 điểm sau khi giảm nhẹ trong phiên 2/7. Dù xu hướng tăng ngắn hạn vẫn được duy trì, các công ty chứng khoán cho rằng áp lực bán đang gia tăng, vì vậy nhà đầu tư nên giữ tỷ trọng cổ phiếu ở mức trung bình, hạn chế mua đuổi và chờ tín hiệu rõ ràng hơn của thị trường.
Tặng voucher lên tới 80 triệu đồng cho người từng mua xe xăng từ đại lý VinFast

Tặng voucher lên tới 80 triệu đồng cho người từng mua xe xăng từ đại lý VinFast

Từ 2/7, VinFast tặng voucher trị giá lên tới 80 triệu đồng cho chủ xe từng mua xe xăng của hãng, hiện tại có nhu cầu chuyển đổi sang xe điện. Chương trình nhằm tri ân người tiêu dùng tiên phong sử dụng xe của hãng, đồng thời thúc đẩy xu hướng chuyển đổi xanh trong cộng đồng.
Thị trường chứng khoán ngày 2/7: VN Index gần như đi ngang, thanh khoản khớp lệnh tiếp tục suy yếu

Thị trường chứng khoán ngày 2/7: VN Index gần như đi ngang, thanh khoản khớp lệnh tiếp tục suy yếu

VN Index giảm nhẹ 0,86 điểm xuống còn 1.866,35 điểm. Dù thanh khoản HoSE đạt hơn 17,2 nghìn tỷ đồng, nhưng giao dịch thỏa thuận chiếm tỷ trọng lớn, cho thấy dòng tiền khớp lệnh vẫn thận trọng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/7/2026: Tuổi Tý gặp quý nhân, tuổi Thìn đón cơ hội tài lộc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/7/2026: Tuổi Tý gặp quý nhân, tuổi Thìn đón cơ hội tài lộc

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 3/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Tổng bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm nêu 4 yêu cầu để Nghị quyết 57-NQ/TW thực chất hiệu quả hơn

Tổng bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm nêu 4 yêu cầu để Nghị quyết 57-NQ/TW thực chất hiệu quả hơn

Sau một buổi chiều làm việc khẩn trương, nghiêm túc, Hội nghị toàn quốc sơ kết 1 năm 6 tháng thực hiện Nghị quyết 57-NQ/TW đã hoàn thành các nội dung đề ra. Hội nghị được kết nối trực tuyến với các bộ, ngành, địa phương và cấp xã trên cả nước, thể hiện quyết tâm lớn trong việc đưa nghị quyết vào cuộc sống, đến từng cơ quan, từng địa phương, từng đơn vị cơ sở, từng doanh nghiệp.
Trường Sơn Media bổ nhiệm Tổng Giám đốc mới, chính thức khởi động hành trình 10 năm “Bông hồng Quyền lực 2026”

Trường Sơn Media bổ nhiệm Tổng Giám đốc mới, chính thức khởi động hành trình 10 năm “Bông hồng Quyền lực 2026”

Chiều ngày 29/6/2026, tại ONL Luxury Studio (TP.HCM), Công ty Cổ phần Truyền thông Trường Sơn (Trường Sơn Media) đã trang trọng tổ chức Gala khởi động sự kiện kỷ niệm 10 năm Lễ tôn vinh Bông hồng Quyền lực (Empowering Women Award 2026). Sự kiện quy tụ gần 100 khách mời VIP là các lãnh đạo doanh nghiệp, nghệ sĩ và người nổi tiếng trong không gian ấm áp và tràn đầy cảm hứng.
Đại học Công nghệ - ĐHQG Hà Nội lấy điểm sàn tới 24 cho nhóm ngành "hot"

Đại học Công nghệ - ĐHQG Hà Nội lấy điểm sàn tới 24 cho nhóm ngành "hot"

Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội vừa công bố điểm sàn xét tuyển năm 2026. Trong đó, nhóm ngành Máy tính và Công nghệ thông tin, Kỹ thuật điện tử - viễn thông, Khoa học dữ liệu có điểm sàn cao nhất là 24, trong khi các ngành còn lại là 22 điểm.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc