acecook

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

nam-moi
Tin bài khác
Bộ Khoa học và Công nghệ dâng hương đầu Xuân, khởi động năm mới bằng tinh thần phụng sự và đổi mới

Bộ Khoa học và Công nghệ dâng hương đầu Xuân, khởi động năm mới bằng tinh thần phụng sự và đổi mới

Sáng ngày 17/2/2026 (tức mùng 1 Tết), theo truyền thống vào ngày đầu năm mới, năm nay ngày đầu năm Bính, đoàn đại biểu Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) do Bộ trưởng Bộ KH&CN Nguyễn Mạnh Hùng làm trưởng đoàn đã dâng hương tưởng niệm Chủ tịch Hồ Chí Minh tại Khi Di tích Đá Chông - K9 - nơi lưu giữ những ký ức đặc biệt về Chủ tịch Hồ Chí Minh. Tham gia Đoàn có Thứ trưởng Bùi Hoàng Phương cùng đại diện một số lãnh đạo các đơn vị trực thuộc Bộ.
Kỳ 2: Đầu tư không tự động biến thành năng lực nội sinh

Kỳ 2: Đầu tư không tự động biến thành năng lực nội sinh

Trong hơn ba thập niên thu hút đầu tư nước ngoài, FDI đã trở thành một cấu phần quan trọng của nền kinh tế Việt Nam. Các dự án FDI quy mô lớn đã mang theo vốn, công nghệ, tiêu chuẩn quốc tế và phương thức quản trị hiện đại, đóng góp đáng kể vào tăng trưởng, xuất khẩu và tạo việc làm. Chính vì vậy, trong một thời gian dài, FDI thường được xem là “con đường ngắn” để tiếp cận công nghệ.
Hệ sinh thái doanh nghiệp: Trụ cột phát triển của Hội Tự động hóa Việt Nam giai đoạn 2025-2030

Hệ sinh thái doanh nghiệp: Trụ cột phát triển của Hội Tự động hóa Việt Nam giai đoạn 2025-2030

Năm 2025, khái niệm “Hệ sinh thái doanh nghiệp VAA” lần đầu tiên được đặt ra như một trọng tâm trong hoạt động của Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA). Nghị quyết Đại hội đại biểu toàn quốc nhiệm kỳ 2025-2030 của Hội vừa diễn ra vào ngày 27/12/2025 cũng đã khẳng định việc phát triển Hệ sinh thái doanh nghiệp VAA là nhiệm vụ trọng tâm, ưu tiên trong nhiệm kỳ. Trước thềm Xuân Bính Ngọ, TS. Đỗ Nguyên Hưng, tân Tổng Thư ký VAA nhiệm kỳ 2025-2030, cũng là người khởi xướng xây dựng Đề án phát triển Hệ sinh thái doanh nghiệp VAA đã có những chia sẻ xung quanh ý tưởng, cũng như kỳ vọng khi tập trung cho đề án này/
Nhân lực nào vận hành thế giới số?

Nhân lực nào vận hành thế giới số?

Những dây chuyền sản xuất tự động chạy xuyên đêm, lưới điện thông minh tự cân bằng tải, hệ thống giao thông điều tiết theo dữ liệu thời gian thực,… đang trở thành cảnh quan quen thuộc của nền công nghiệp số. Máy móc ngày càng ít sai sót, thuật toán ngày càng tinh vi. Nhưng giữa nhịp vận hành tưởng như trơn tru ấy, một câu hỏi âm thầm hiện lên: Ai đang thực sự hiểu, giám sát và quyết định khi hệ thống vượt khỏi những kịch bản đã được lập trình?
Chùa Thắng Nghiêm Quốc Tự - "tọa độ" tâm linh mới của đầu xuân 2026

Chùa Thắng Nghiêm Quốc Tự - "tọa độ" tâm linh mới của đầu xuân 2026

Chỉ mới xuất hiện trong danh sách các địa điểm check-in đẹp đầu năm 2026, Chùa Thắng Nghiêm Quốc Tự (Mật Viện Thắng Nghiêm) đã nhanh chóng thu hút đông đảo du khách bởi không gian cổ kính, kiến trúc đậm dấu ấn Phật giáo truyền thống và bề dày lịch sử hơn một thiên niên kỷ gắn liền với vùng đất Khúc Thủy bên dòng sông Nhuệ.
Khí chất tuổi Ngọ trong hành trình chuyển đổi số ngành vận tải Việt

Khí chất tuổi Ngọ trong hành trình chuyển đổi số ngành vận tải Việt

Giữa dòng chảy chuyển đổi số đang cuốn qua hầu hết các lĩnh vực kinh tế, vận tải hàng hóa Việt Nam vẫn là một ngành đặc thù: phân mảnh, phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm cá nhân và thiếu kết nối dữ liệu. Trong bức tranh ấy, hành trình của Nguyễn Anh Tuấn - CEO nền tảng gọi xe tải Việt VTGO không chỉ là câu chuyện khởi nghiệp công nghệ, mà còn là nỗ lực bền bỉ đưa tư duy hệ thống và tự động hóa vào một ngành vốn quen vận hành bằng “thói quen”. Ở đó, tinh thần của người tuổi Ngọ - không đứng yên, không bỏ cuộc trở thành sợi chỉ đỏ xuyên suốt.
Kỳ 1: Khi chiến lược khoa học & công nghệ bước ra khỏi văn kiện

Kỳ 1: Khi chiến lược khoa học & công nghệ bước ra khỏi văn kiện

Trong hơn hai thập niên qua, khoa học & công nghệ (KHCN) và đổi mới sáng tạo luôn được đặt ở vị trí trung tâm trong các chiến lược phát triển của Việt Nam. Từ các nghị quyết của Đảng, chiến lược quốc gia, cho đến chương trình hành động của Chính phủ, thông điệp xuyên suốt là nhất quán - KHCN phải trở thành động lực then chốt của tăng trưởng, năng suất và năng lực cạnh tranh quốc gia.
Hà Nội triển khai nhiều phương án giao thông, bố trí các bãi trông giữ xe miễn phí

Hà Nội triển khai nhiều phương án giao thông, bố trí các bãi trông giữ xe miễn phí

Với mục tiêu để mọi người dân, du khách đến TP. Hà Nội tham quan, du lịch, du Xuân an toàn, văn minh; ngay từ trước Tết Nguyên đán, UBND TP. Hà Nội cùng các sở, ngành đã chủ động phối hợp khẩn trương thực hiện đồng bộ nhiều phương án, trong đó chú trọng điều tiết giao thông, bố trí các điểm trông giữ xe miễn phí tại các khu vực di tích tâm linh, trung tâm mua sắm, giải trí,…
Cập nhật điểm bắn pháo hoa các tỉnh thành trên toàn quốc

Cập nhật điểm bắn pháo hoa các tỉnh thành trên toàn quốc

Để người dân và du khách có thể theo dõi được các điểm bắn pháo hoa trên các tỉnh, thành toàn quốc. Tạp chí Tự động hóa Ngày nay đã tổng hợp các điểm bắn pháo hoa để người dân chủ động phương tiện giao thông, cung đường du Xuân, thưởng thức pháo hoa thuận tiện, an toàn.
Khi thể chế trở thành động cơ tăng trưởng

Khi thể chế trở thành động cơ tăng trưởng

Trước thềm xuân mới Bính Ngọ, bài viết “Tăng trưởng cao là sản phẩm của năng lực thiết kế thể chế” của Bộ trưởng Khoa học và Công nghệ không chỉ là một thông điệp chính sách, mà còn là lời hiệu triệu về một chuyển dịch tư duy. Đó không đơn thuần là lời kêu gọi tháo gỡ khó khăn, mà là sự thay đổi cách nhìn - chính những vấn đề của xã hội, nếu được tiếp cận bằng tri thức và công nghệ, sẽ trở thành nguồn phát sinh thị trường, ngành nghề và động lực tăng trưởng mới.
song-gia-tri