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
Nhận định phiên giao dịch ngày 24/7: Chờ đợi thêm tín hiệu tích cực hơn

Nhận định phiên giao dịch ngày 24/7: Chờ đợi thêm tín hiệu tích cực hơn

Phiên giao dịch chứng khoán ngày 23/7 đã lấy lại sắc xanh sau chuỗi bốn phiên giảm liên tiếp, tuy nhiên các chuyên gia cho rằng đà phục hồi hiện tại vẫn chưa đủ cơ sở để xác nhận xu hướng tăng mới. Nhà đầu tư nên ưu tiên quan sát và chờ thêm tín hiệu tích cực trước khi gia tăng tỷ trọng cổ phiếu.
Khai mạc CIAME Asia Vietnam 2026: Đưa công nghệ nông nghiệp thế giới đến gần hơn với Việt Nam

Khai mạc CIAME Asia Vietnam 2026: Đưa công nghệ nông nghiệp thế giới đến gần hơn với Việt Nam

Sáng 23/7, tại Trung tâm Triển lãm Quốc tế Sky Expo (TP. Hồ Chí Minh), Triển lãm Công nghệ Máy móc Nông nghiệp Quốc tế Việt Nam 2026 (CIAME Asia Vietnam 2026) chính thức khai mạc, mở đầu cho chuỗi hoạt động kết nối công nghệ, xúc tiến thương mại và hợp tác đầu tư trong lĩnh vực cơ giới hóa nông nghiệp giữa Việt Nam với các quốc gia trong khu vực và trên thế giới.
Thị trường chứng khoán ngày 23/7: Sau cú trượt dài, VN Index bật tăng gần 31 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 23/7: Sau cú trượt dài, VN Index bật tăng gần 31 điểm

Lực cầu bắt đáy bùng nổ giúp VN Index bật tăng gần 31 điểm chỉ sau một phiên rơi vào trạng thái quá bán. Dù vậy, đây có thể mới chỉ là “khoảng nghỉ” trước khi thị trường bước vào giai đoạn kiểm định đáy lần hai.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/7/2026: Tuổi Tuất gặp nhiều cơ hội bứt phá, tuổi Tý cần thận trọng khi hợp tác

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/7/2026: Tuổi Tuất gặp nhiều cơ hội bứt phá, tuổi Tý cần thận trọng khi hợp tác

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 24/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
AI trong sản xuất: Muốn tạo giá trị thực, doanh nghiệp phải bắt đầu từ bài toán kinh doanh

AI trong sản xuất: Muốn tạo giá trị thực, doanh nghiệp phải bắt đầu từ bài toán kinh doanh

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang trở thành một trong những chủ đề được quan tâm nhất trong ngành sản xuất, nhưng khoảng cách giữa kỳ vọng và triển khai thực tế vẫn còn khá lớn. Dù phần lớn doanh nghiệp đã bắt đầu tìm hiểu AI, rất ít đơn vị có thể đưa công nghệ này vào vận hành trên quy mô toàn diện để tạo ra giá trị bền vững.
Đào tạo nhân lực AI và robot: Khi giáo dục không còn chạy theo công nghệ mà phải đi trước một bước

Đào tạo nhân lực AI và robot: Khi giáo dục không còn chạy theo công nghệ mà phải đi trước một bước

Từ áp lực tuyển dụng của doanh nghiệp đến những định hướng đổi mới trong giáo dục đại học, Việt Nam đang đứng trước yêu cầu phải tái cấu trúc cách đào tạo nguồn nhân lực AI và robot. Trong cuộc đua công nghệ toàn cầu, lợi thế cạnh tranh không chỉ nằm ở việc sở hữu những mô hình AI tiên tiến hay dây chuyền robot hiện đại, mà còn ở khả năng tạo ra đội ngũ kỹ sư đủ năng lực làm chủ và phát triển những công nghệ.
Đắk Lắk lần đầu tổ chức Lễ hội Sầu riêng cấp tỉnh, hướng tới xác lập nhiều kỷ lục thế giới

Đắk Lắk lần đầu tổ chức Lễ hội Sầu riêng cấp tỉnh, hướng tới xác lập nhiều kỷ lục thế giới

Lần đầu tiên tỉnh Đắk Lắk tổ chức Lễ hội Sầu riêng quy mô cấp tỉnh với 17 hoạt động đặc sắc, từ quảng bá thương hiệu, xúc tiến thương mại đến kết nối đầu tư và phát triển du lịch. Đặc biệt, lễ hội sẽ thực hiện màn diễu hành khoảng 500 xe bán tải chở sầu riêng cùng nhiều hoạt động trải nghiệm, hướng tới xác lập các kỷ lục thế giới, góp phần nâng tầm thương hiệu sầu riêng Đắk Lắk trên thị trường quốc tế.
Nhận định phiên giao dịch ngày 23/7: Thận trọng, ưu tiên quản trị rủi ro trước áp lực bán mạnh

Nhận định phiên giao dịch ngày 23/7: Thận trọng, ưu tiên quản trị rủi ro trước áp lực bán mạnh

Sau phiên giảm sâu khiến VN-Index mất mốc 1.700 điểm, giới phân tích cho rằng thị trường có thể xuất hiện các nhịp hồi kỹ thuật trong ngắn hạn. Tuy nhiên, trong bối cảnh áp lực bán vẫn lớn, đặc biệt từ khối ngoại, nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì sự thận trọng, ưu tiên quản trị rủi ro thay vì vội vàng bắt đáy.
AI chủ quyền: từ bảo vệ dữ liệu đến làm chủ hạ tầng số của doanh nghiệp

AI chủ quyền: từ bảo vệ dữ liệu đến làm chủ hạ tầng số của doanh nghiệp

Làn sóng trí tuệ nhân tạo (AI) đang tạo ra những thay đổi sâu rộng trong mọi lĩnh vực kinh tế - xã hội. Tuy nhiên, cùng với cơ hội nâng cao năng suất và đổi mới sáng tạo là hàng loạt thách thức về bảo mật, quyền sở hữu dữ liệu và khả năng kiểm soát các mô hình AI. Trong bối cảnh đó, AI chủ quyền (Sovereign AI) đang trở thành xu hướng được nhiều quốc gia và doanh nghiệp theo đuổi nhằm bảo đảm dữ liệu chiến lược được quản lý an toàn, tuân thủ pháp luật và phục vụ mục tiêu phát triển bền vững.
Thị trường chứng khoán ngày 22/7: VN-Index mất mốc 1.700 điểm sau phiên bán tháo dữ dội

Thị trường chứng khoán ngày 22/7: VN-Index mất mốc 1.700 điểm sau phiên bán tháo dữ dội

Thị trường chứng khoán tiếp tục trải qua một phiên giao dịch đầy biến động khi áp lực bán lan rộng trên diện rộng, đặc biệt ở nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn. VN-Index giảm hơn 62 điểm, xuyên thủng ngưỡng tâm lý 1.700 điểm và lùi xuống mức thấp nhất trong gần 4 tháng, trong bối cảnh dòng tiền bắt đáy chưa đủ sức hấp thụ lượng cung gia tăng.
song-gia-tri