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

trien-lam-quoc-te
Tin bài khác
Thúc đẩy tự động hóa công nghiệp với hệ thống tác nhân AI điều phối

Thúc đẩy tự động hóa công nghiệp với hệ thống tác nhân AI điều phối

Trong bước tiến mới đầy tham vọng hướng tới Công nghiệp 4.0, Siemens đã công bố sự phát triển đột phá của hệ thống tác nhân AI công nghiệp - một nền tảng trí tuệ nhân tạo cho phép tự động hóa quy trình toàn diện mà không cần sự can thiệp liên tục của con người. Đây được xem là bước chuyển quan trọng từ các trợ lý AI truyền thống vốn chỉ phản hồi truy vấn sang một hệ sinh thái các tác nhân thông minh, hoạt động độc lập và phối hợp chặt chẽ.
Nhận định phiên giao dịch ngày 19/5: VN Index có thể tiếp tục điều chỉnh kiểm định vùng hỗ trợ

Nhận định phiên giao dịch ngày 19/5: VN Index có thể tiếp tục điều chỉnh kiểm định vùng hỗ trợ

Sau phiên giảm điểm rõ rệt cuối tuần trước, thị trường được dự báo sẽ bước vào giai đoạn điều chỉnh kỹ thuật trong những phiên đầu tuần tới. VN Index hiện đang tiệm cận vùng kháng cự mạnh, trong khi áp lực bán có dấu hiệu gia tăng trở lại. Trong bối cảnh đó, chiến lược đầu tư thận trọng, lựa chọn cổ phiếu nền tích lũy và tránh mua đuổi tiếp tục là ưu tiên hàng đầu.
Từ phòng thí nghiệm đến nhà máy: Đưa công nghệ lõi 4.0 vào sản xuất cơ khí Việt Nam

Từ phòng thí nghiệm đến nhà máy: Đưa công nghệ lõi 4.0 vào sản xuất cơ khí Việt Nam

PGS.TS Nguyễn Quốc Chí - Giảng viên Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM, Trưởng nhóm nghiên cứu Artificial Intelligence & Multiphysics for Smart Manufacturing cho rằng, ứng dụng các công nghệ lõi của Công nghiệp 4.0 trong sản xuất thông minh, đặc biệt là đối với các doanh nghiệp cơ khí chế tạo tại Việt Nam sẽ giúp doanh nghiệp bước vào kỷ nguyên 4.0 bằng con đường phù hợp với năng lực.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/5/2025: Tuổi Thân gặp vất vả, tuổi Tý suôn sẻ

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/5/2025: Tuổi Thân gặp vất vả, tuổi Tý suôn sẻ

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 19/5/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Phụ huynh cùng con “dệt tuổi thơ” không màn hình qua những trang sách đầu đời

Phụ huynh cùng con “dệt tuổi thơ” không màn hình qua những trang sách đầu đời

Vừa qua, bộ ảnh viral “Trang sách mẹ dệt tuổi thơ” của dự án “Con không cần YouTube để lớn” đã chính thức ra mắt. Với thông điệp ý nghĩa về một tuổi thơ lành mạnh, không phụ thuộc vào thiết bị điện tử đặc biệt là Youtube, bộ ảnh nhanh chóng thu hút sự quan tâm từ phụ huynh, tạo nên sức lan tỏa tích cực.
Trưng bày sản phẩm khoa học công nghệ - Đất nước tiến bước kỷ nguyên vươn mình

Trưng bày sản phẩm khoa học công nghệ - Đất nước tiến bước kỷ nguyên vươn mình

Một trong những hoạt động nổi bật tại VAST Open Day 2025, sự kiện thường niên nhằm giới thiệu những thành tựu nổi bật trong nghiên cứu khoa học và công nghệ cũng như tạo cầu nối giữa các nhà khoa học, sinh viên và cộng đồng là Gian triển lãm giới thiệu các sản phẩm khoa học công nghệ tiêu biểu được nghiên cứu phát triển bởi các nhà khoa học của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Tôn vinh phụ nữ Thủ đô ứng dụng công nghệ thúc đẩy chuyển đổi số, kinh tế số

Tôn vinh phụ nữ Thủ đô ứng dụng công nghệ thúc đẩy chuyển đổi số, kinh tế số

Tối 17/5, tại Đại học Bách khoa Hà Nội, Lễ khai mạc Ngày Phụ nữ Thủ đô ứng dụng công nghệ đổi mới sáng tạo năm 2025 diễn ra thành công. Sự kiện do Hội LHPN TP. Hà Nội phối hợp với Đại học Bách khoa Hà Nội tổ chức.
Robot sẽ tái định hình chiến lược nhân sự của Amazon trong thập kỷ tới

Robot sẽ tái định hình chiến lược nhân sự của Amazon trong thập kỷ tới

Khi ra mắt robot kho hàng cảm ứng mới có tên Vulcan vào tuần trước, Amazon giới thiệu đây là bước tiến giúp công việc tuyến đầu trở nên an toàn và dễ dàng hơn. Tuy nhiên, một tài liệu nội bộ do Business Insider tiếp cận đã hé lộ tham vọng dài hạn lớn hơn: robot không chỉ hỗ trợ, mà sẽ tái định hình chiến lược nhân sự của Amazon trong thập kỷ tới.
Vinamilk đồng hành cùng thiếu nhi cháu ngoan Bác Hồ hướng đến kỷ niệm 135 năm ngày sinh nhật Bác

Vinamilk đồng hành cùng thiếu nhi cháu ngoan Bác Hồ hướng đến kỷ niệm 135 năm ngày sinh nhật Bác

Đại hội Cháu ngoan Bác Hồ lần thứ X tại Hà Nội diễn ra thành công tốt đẹp, hội tụ 500 đại biểu thiếu nhi xuất sắc trên cả nước, hướng đến kỷ niệm 135 ngày sinh Chủ tịch Hồ Chí Minh. Chương trình có sự đồng hành của thương hiệu quốc gia gắn liền với thiếu nhi Việt Nam là Vinamilk, cùng 2 nhãn hàng Susu và Sữa tươi Vinamilk 100%. Trước đó, Vinamilk cũng đã trao tặng hàng chục ngàn sản phẩm dinh dưỡng cho các em thiếu nhi tại Đại hội Cháu ngoan Bác Hồ TP.HCM và Hà Nội
Hội nghị toàn quốc quán triệt, triển khai thực hiện Nghị quyết số 66 và Nghị quyết số 68 của Bộ Chính trị

Hội nghị toàn quốc quán triệt, triển khai thực hiện Nghị quyết số 66 và Nghị quyết số 68 của Bộ Chính trị

Hội nghị toàn quốc quán triệt và triển khai thực hiện Nghị quyết số 66-NQ/TW, ngày 30/4/2025 của Bộ Chính trị về đổi mới công tác xây dựng và thi hành pháp luật đáp ứng yêu cầu phát triển đất nước trong kỷ nguyên mới và Nghị quyết số 68-NQ/TW, ngày 4/5/2025 của Bộ Chính trị về phát triển kinh tế tư nhân do Bộ Chính trị, Ban Bí thư tổ chức diễn ra vào sáng ngày 18/5.
siement
Quảng cáo
moxa