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

vaa
Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 29/12:  VN-Index bật tăng hơn 25 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 29/12: VN-Index bật tăng hơn 25 điểm

Phiên giao dịch ngày 29/12 ghi nhận diễn biến khởi sắc khi VN-Index tăng hơn 25 điểm, chủ yếu nhờ sự hồi phục mạnh của nhóm cổ phiếu Vingroup cùng đà tăng lan tỏa ở các nhóm ngành, đặc biệt là năng lượng. Trong khi đó, các nhóm trụ cột như ngân hàng, chứng khoán và thép vẫn giao dịch phân hóa, biến động quanh tham chiếu.
Redmi Note 15 Pro+ ra mắt toàn cầu: Camera 200 MP, tinh chỉnh cấu hình so với bản Trung Quốc

Redmi Note 15 Pro+ ra mắt toàn cầu: Camera 200 MP, tinh chỉnh cấu hình so với bản Trung Quốc

Redmi Note 15 Pro+ đã chính thức lên kệ toàn cầu với camera chính 200 MP và pin dung lượng lớn. Dù vẫn sử dụng chip Snapdragon 7s thế hệ 4, Xiaomi đã tinh chỉnh một số thông số kỹ thuật trên phiên bản quốc tế, tạo khác biệt so với bản Trung Quốc.
An cư xứng tầm tại Masteri Park Place: Một vị trí - Vạn giá trị

An cư xứng tầm tại Masteri Park Place: Một vị trí - Vạn giá trị

Với bất động sản cao cấp, vị trí luôn được xem là “chìa khóa vàng” quyết định giá trị của một nơi an cư. Một tọa độ đắt giá không chỉ khẳng định tiềm năng tăng trưởng bền vững mà còn trao cho chủ nhân đặc quyền tận hưởng mọi tiện nghi trong tầm tay. Tọa lạc ngay “trái tim” khu đô thị phức hợp chuẩn quốc tế The Global City, Masteri Park Place - phân khu cao tầng đầu tiên tại đô thị biểu tượng sở hữu tầm nhìn bao trọn hai mặt giáp nước mở ra không gian sống tràn năng lượng, nơi mọi trải nghiệm, kết nối được hội tụ trọn vẹn, nơi an cư xứng tầm của cộng đồng cư dân ưu tú.
Giải phóng giá trị bị “mắc kẹt” để nâng cao năng lực cạnh tranh

Giải phóng giá trị bị “mắc kẹt” để nâng cao năng lực cạnh tranh

Năm 2026 được dự báo sẽ trở thành thành phố tắm quan trọng của ngành công nghiệp toàn cầu, khi các doanh nghiệp sản xuất bắt đầu hái thành quả từ những người quyết định chuyển đổi mang tính hệ thống. Thay vì tối ưu từng khâu riêng lẻ, các nhà sản xuất tiên phong đang kết nối đồng thời nhiều trụ cột: hiện đại hóa công nghệ vận hành (OT) và dữ liệu, phát triển khai AI tác nhân với khung quản trị rõ ràng, điện khí hóa quy trình một chiến lược, đồng thời gian trải hiệu quả thông qua lăng kính đầu tư và phát thải carbon. Đây chính là chìa khóa để rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường và giảm chi phí cạnh tranh.
Nhận định phiên giao dịch ngày 29/12: Mở vị thế mua thăm dò quanh mốc 1.700 điểm

Nhận định phiên giao dịch ngày 29/12: Mở vị thế mua thăm dò quanh mốc 1.700 điểm

Phiên giao dịch ngày 29/12 trong trạng thái thận trọng sau nhịp điều chỉnh mạnh cuối tuần trước. Dù xu hướng tăng trên biểu đồ tuần chưa bị phá vỡ, các chuyên gia cho rằng VN-Index cần thêm thời gian tích lũy và nhà đầu tư có thể cân nhắc mở vị thế mua thăm dò khi chỉ số lùi về quanh vùng hỗ trợ 1.700 điểm.
Đẩy mạnh chống hàng giả trên sàn thương mại điện tử

Đẩy mạnh chống hàng giả trên sàn thương mại điện tử

Từ ngày 1/1/2026, các quy định về quản lý chất lượng hàng hóa sẽ được triển khai đồng bộ, theo hướng văn minh, minh bạch hơn. Điều này vừa giúp doanh nghiệp bảo vệ sản phẩm chính hãng, ngăn chặn gian lận về chất lượng, vừa góp phần đơn giản hóa giám sát, kiểm tra của cơ quan chức năng.
Hạ tầng số quốc gia phát triển, tạo nền tảng vững chắc cho chuyển đổi số

Hạ tầng số quốc gia phát triển, tạo nền tảng vững chắc cho chuyển đổi số

Đến cuối năm 2025, hạ tầng số quốc gia tiếp tục ghi nhận những bước tiến quan trọng, phát triển đồng bộ từ trung tâm dữ liệu, viễn thông, nền tảng tích hợp - chia sẻ dữ liệu đến bảo đảm an toàn thông tin, qua đó tạo nền tảng vững chắc cho chuyển đổi số quốc gia và phát triển kinh tế số.
Phát hiện thêm dấu tích trong không gian Phật giáo Trúc Lâm Yên Tử tại Bắc Ninh

Phát hiện thêm dấu tích trong không gian Phật giáo Trúc Lâm Yên Tử tại Bắc Ninh

Ngày 25/12, tại Bắc Ninh, Sở Văn hóa, Thể thao và Du lịch tỉnh Bắc Ninh phối hợp Viện Khảo cổ học tổ chức hội nghị báo cáo sơ bộ kết quả khai quật khảo cổ mở rộng tại 2 địa điểm: Chùa Hoành Mô (thôn Hoành Sơn, xã Lạng Giang) và chùa Hòn Tháp (thôn Giáp Sơn, xã Cẩm Lý).
Chương trình phát triển vật lý: Tạo nền tảng khoa học cho các công nghệ chiến lược

Chương trình phát triển vật lý: Tạo nền tảng khoa học cho các công nghệ chiến lược

Chương trình phát triển vật lý 2021-2025 đã góp phần củng cố nền tảng khoa học cho các công nghệ mũi nhọn như vật liệu mới, năng lượng cao, công nghệ lượng tử. Thời gian tới, định hướng đầu tư có trọng điểm tiếp tục được đặt ra nhằm nâng cao vị thế vật lý Việt Nam.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/12/2025: Tuổi Tỵ vướng thị phi, tuổi Thân túi tiền rủng rỉnh

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/12/2025: Tuổi Tỵ vướng thị phi, tuổi Thân túi tiền rủng rỉnh

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 29/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
song-gia-tri