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
Có 6 thí sinh TSA đợt 3 đạt trên 90 điểm, thí sinh Hải Phòng tiếp tục giành vị trí thủ khoa

Có 6 thí sinh TSA đợt 3 đạt trên 90 điểm, thí sinh Hải Phòng tiếp tục giành vị trí thủ khoa

Sáng 26/5, Đại học Bách khoa Hà Nội chính thức công bố kết quả điểm thi Đánh giá tư duy (TSA) đợt 3 năm 2026. Điểm trung bình kết quả TSA đợt 3 thấp, chỉ có 6 thí sinh đạt trên 90 điểm. Điểm cao nhất của đợt 3 là 93.76/100, dành cho thủ khoa đến từ Trường THPT Ninh Giang, TP. Hải Phòng.
Lan tỏa lối sống lành mạnh từ Ngày Dinh dưỡng Cộng đồng Việt Nam 2026

Lan tỏa lối sống lành mạnh từ Ngày Dinh dưỡng Cộng đồng Việt Nam 2026

Ngày Dinh dưỡng Cộng đồng Việt Nam lần thứ 6 do Herbalife Việt Nam phối hợp cùng Báo Sức khỏe và Đời sống tổ chức tại TP.Hồ Chí Minh đã thu hút hàng nghìn người tham gia với nhiều hoạt động tư vấn, trải nghiệm và thi đấu kiến thức dinh dưỡng. Chương trình tiếp tục lan tỏa thông điệp sống khỏe, dinh dưỡng cân bằng và vận động thường xuyên nhằm nâng cao chất lượng sức khỏe cộng đồng.
Năm học 2025-2026: Nhiều thành quả đến từ sự nỗ lực của thầy trò Trường Liên cấp Đa Trí Tuệ

Năm học 2025-2026: Nhiều thành quả đến từ sự nỗ lực của thầy trò Trường Liên cấp Đa Trí Tuệ

Sáng 25/5, Trường Liên cấp Đa Trí Tuệ (MIS) tổ chức Lễ tổng kết Năm học 2025-2026, để ghi nhận thành quả của các lãnh đạo, thầy cô và học sinh toàn trường trong một năm học. Đồng thời, khen thưởng, tri ân những học sinh đạt thành tích học tập tốt, giáo viên có chuyên môn giỏi, phụ huynh có nhiều đóng góp cho phong trào ngoại khóa của trường,...
Nhật Bản thử nghiệm robot hình người tại sân bay

Nhật Bản thử nghiệm robot hình người tại sân bay

Hãng hàng không Japan Airlines (JAL) đang chuẩn bị thử nghiệm các robot hình người cho các hoạt động phục vụ mặt đất tại Sân bay Haneda, trong bối cảnh ngành hàng không đang nỗ lực tìm kiếm giải pháp cho tình trạng thiếu hụt lao động ngày càng tăng.
Nhận định phiên giao dịch ngày 26/5: Ưu tiên kiểm soát rủi ro, cơ cấu lại danh mục ngắn hạn

Nhận định phiên giao dịch ngày 26/5: Ưu tiên kiểm soát rủi ro, cơ cấu lại danh mục ngắn hạn

Theo các chuyên gia thị trường đang bước vào giai đoạn nhạy cảm sau nhịp tăng mạnh kéo dài, trong bối cảnh thanh khoản suy giảm và tâm lý nhà đầu tư trở nên thận trọng hơn. Nhà đầu tư được khuyến nghị tiếp tục kiểm soát rủi ro và cơ cấu lại danh mục ngắn hạn trong các phiên tới.
Trợ lý ảo AI dành cho kỹ sư công nghiệp

Trợ lý ảo AI dành cho kỹ sư công nghiệp

Festo vừa giới thiệu trợ lý ảo ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) được thiết kế chuyên biệt cho lĩnh vực kỹ thuật công nghiệp. Khác với các chatbot AI đa năng hiện nay, công cụ này được phát triển để “suy nghĩ như một kỹ sư”, giúp hỗ trợ tra cứu thông tin kỹ thuật, chẩn đoán lỗi và tối ưu vận hành trong môi trường sản xuất.
Thị trường chứng khoán ngày 25/5: Thị trường “xanh vỏ đỏ lòng”, dòng tiền bị bóp nghẹt

Thị trường chứng khoán ngày 25/5: Thị trường “xanh vỏ đỏ lòng”, dòng tiền bị bóp nghẹt

VN Index tăng trở lại nhờ lực kéo từ nhóm bluechip, đặc biệt là cổ phiếu Ving. Tuy nhiên, độ rộng thị trường nghiêng về sắc đỏ, thanh khoản xuống thấp nhất kể từ đầu năm và nhóm dầu khí tiếp tục chịu áp lực bán mạnh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/5/2026: Tuổi Dậu đối đầu rắc rối, tuổi Sửu tiến triển suôn sẻ

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/5/2026: Tuổi Dậu đối đầu rắc rối, tuổi Sửu tiến triển 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 26/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Symbotic xử lý hơn 2 tỷ kiện hàng khi nhu cầu AI vật lý tăng mạnh

Symbotic xử lý hơn 2 tỷ kiện hàng khi nhu cầu AI vật lý tăng mạnh

Symbotic, doanh nghiệp cung cấp công nghệ robot tích hợp AI cho chuỗi cung ứng, cho biết đã đạt nhiều cột mốc vận hành quan trọng trong năm 2025, phản ánh nhu cầu ngày càng tăng đối với nền tảng AI vật lý của công ty trong các môi trường sản xuất và logistics.
GS.TS. NGƯT. Lê Anh Tuấn chính thức được bổ nhiệm chức vụ Giám đốc Đại học Bách khoa Hà Nội

GS.TS. NGƯT. Lê Anh Tuấn chính thức được bổ nhiệm chức vụ Giám đốc Đại học Bách khoa Hà Nội

Bộ Giáo dục và Đào tạo vừa ban hành Quyết định số 1288/QĐ-BGDDT, vào ngày 22/5, về việc bổ nhiệm GS.TS. NGƯT. Lê Anh Tuấn giữ chức vụ Giám đốc Đại học Bách khoa Hà Nội.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc