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

ar
Tin bài khác
Từ Block đến PayPal: AI đang viết lại "luật chơi" ngành thanh toán

Từ Block đến PayPal: AI đang viết lại "luật chơi" ngành thanh toán

Không chỉ riêng Block, hàng loạt công ty fintech như Klarna, PayPal hay Stripe đều đang tăng tốc ứng dụng AI để tối ưu vận hành. Làn sóng này phản ánh sự dịch chuyển mạnh mẽ sang mô hình tự động hóa, nơi hiệu suất và chi phí trở thành ưu tiên hàng đầu.
Khi an toàn thực phẩm trở thành tiêu chuẩn cốt lõi của công nghệ bao bì & chế biến

Khi an toàn thực phẩm trở thành tiêu chuẩn cốt lõi của công nghệ bao bì & chế biến

Năm 2026, ngành bao bì - chế biến toàn cầu bước vào thời kỳ chuyển đổi mạnh mẽ, khi an toàn thực phẩm trở thành tiêu chuẩn cạnh tranh cốt lõi. Sự thay đổi trong tiêu chuẩn quốc tế cùng sức ép đổi mới công nghệ buộc doanh nghiệp không chỉ đầu tư máy móc, mà còn phải chứng minh khả năng kiểm soát chất lượng bằng dữ liệu rõ ràng, từ quy trình vô trùng, kiểm tra rủi ro đến việc đạt các chứng nhận quốc tế. Trong bối cảnh đó, ProPak Vietnam 2026, dưới sự bảo trợ của Sở Công Thương TP.HCM, trở thành “bàn đo công nghệ” quan trọng, nơi doanh nghiệp so sánh, chọn lựa và định hình cấu trúc sản xuất an toàn - bền vững - đạt chuẩn toàn cầu cho chu kỳ tăng trưởng mới.
EVN nâng cấp 30 tổ máy nhiệt điện xử lý khí thải đáp ứng quy chuẩn khí thải mới

EVN nâng cấp 30 tổ máy nhiệt điện xử lý khí thải đáp ứng quy chuẩn khí thải mới

Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) vừa lên kế hoạch nâng cấp 30 tổ máy nhiệt điện với tổng công suất 14.324 MW, để cải tạo hệ thống xử lý khí thải nhằm đáp ứng quy chuẩn môi trường mới; bảo đảm duy trì nguồn cung điện ổn định, bảo vệ môi trường.
VNUA xét tuyển hàng nghìn chỉ tiêu các ngành khoa học công nghệ, kỹ thuật và tự động hóa

VNUA xét tuyển hàng nghìn chỉ tiêu các ngành khoa học công nghệ, kỹ thuật và tự động hóa

Năm 2026, Học viện Nông nghiệp Việt Nam (VNUA) tuyển sinh 8.284 chỉ tiêu theo 4 phương thức xét tuyển. Trong đó, Học viện dành hàng nghìn chỉ tiêu tuyển sinh cho các nhóm ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô và Cơ điện tử; Kỹ thuật điện, Điện tử và Tự động hóa; Logistics và Quản lý chuỗi cung ứng; Công nghệ thông tin và Kỹ thuật số,…
Giới doanh nhân Việt Nam dự báo kinh tế sẽ khởi sắc trong năm nay

Giới doanh nhân Việt Nam dự báo kinh tế sẽ khởi sắc trong năm nay

Doanh nhân Việt nam kỳ vọng tình trạng kinh tế của họ sẽ được cải thiện trong 12 tháng tới
AT EXPO 2026 sẽ diễn ra trong tháng 5 tới tại Hà Nội

AT EXPO 2026 sẽ diễn ra trong tháng 5 tới tại Hà Nội

Ngày 14 - 16/5 tới, Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) phối hợp với Công ty Cổ phần Hội chợ Triển lãm và Quảng cáo Việt Nam (VIETFAIR) tổ chức Triển lãm Quốc tế Tự động hóa và Công nghệ - AT EXPO 2026 với chủ đề: “Tự động hóa với các công nghệ thông minh trong sản xuất và phát triển bền vững”. AT Expo 2026 sẽ diễn ra tại Cung Văn hóa Hữu nghị, 91 Trần Hưng Đạo, Hà Nội.
Cuộc đua trí tuệ nhân tạo công nghiệp bị bỏ quên

Cuộc đua trí tuệ nhân tạo công nghiệp bị bỏ quên

Trong khi thế giới vẫn say mê với những đột phá của trí tuệ nhân tạo (AI), một câu hỏi quan trọng lại ít được nhắc tới: điều gì xảy ra khi AI gặp sự cố trong môi trường vật lý nơi phần mềm tương tác trực tiếp với máy móc, thiết bị và con người?
Ngày hội non sông và trọng trách trước Nhân dân

Ngày hội non sông và trọng trách trước Nhân dân

Ngày 15/3/2026 vừa qua, 76 triệu cử tri trên mọi miền đất nước đã tham gia bầu cử đại biểu Quốc hội khóa XVI và đại biểu Hội đồng nhân dân các cấp nhiệm kỳ 2026-2031. Đây là sự kiện chính trị trọng đại của đất nước, ngày hội lớn của dân tộc, diễn ra ngay sau thành công của Đại hội Đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/3/2026: Tuổi Mùi nhiều trở ngại, tuổi Thân sự nghiệp vững vàng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/3/2026: Tuổi Mùi nhiều trở ngại, tuổi Thân sự nghiệp vững vàng

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 20/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 19/3: Áp lực bán lan rộng, VN Index mất mốc 1.700 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 19/3: Áp lực bán lan rộng, VN Index mất mốc 1.700 điểm

Thị trường ghi nhận diễn biến tiêu cực khi VN Index giảm gần 15 điểm và đánh mất mốc 1.700 điểm. Áp lực bán lan rộng ở nhiều nhóm ngành, trong khi dòng tiền chỉ tập trung cục bộ vào một số cổ phiếu bất động sản.
song-gia-tri