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
VSE 2026 và VHF 2026: Từ triển lãm công nghệ đến lời giải cho bài toán nâng cấp năng lực sản xuất quốc gia

VSE 2026 và VHF 2026: Từ triển lãm công nghệ đến lời giải cho bài toán nâng cấp năng lực sản xuất quốc gia

Trong bối cảnh cạnh tranh công nghiệp toàn cầu đang được quyết định bởi năng lực đổi mới sáng tạo, dữ liệu và tự động hóa, việc xây dựng các nhà máy thông minh không còn là lựa chọn của tương lai mà đã trở thành yêu cầu của hiện tại. Họp báo công bố Triển lãm Nhà máy Thông minh Việt Nam 2026 (VSE 2026) và Triển lãm Quốc tế Ngũ kim và Dụng cụ phụ trợ Việt Nam 2026 (VHF 2026) diễn ra ngày 18/6 tại TP.Hồ Chí Minh không chỉ giới thiệu một sự kiện xúc tiến thương mại đơn thuần, mà còn phản ánh rõ xu hướng chuyển dịch của nền sản xuất Việt Nam trong giai đoạn mới.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/6/2026: Tuổi Dậu đón cơ hội tài lộc, tuổi Thìn công việc thăng hoa

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/6/2026: Tuổi Dậu đón cơ hội tài lộc, tuổi Thìn công việc thăng hoa

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 19/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Vinamilk tiếp tục là đại diện duy nhất của ngành sữa Việt Nam trong Fortune 500 Đông Nam Á

Vinamilk tiếp tục là đại diện duy nhất của ngành sữa Việt Nam trong Fortune 500 Đông Nam Á

Năm thứ 3 liên tiếp được ghi nhận trong Fortune Southeast Asia 500 (Fortune SEA 500), Vinamilk lần nữa khẳng định sức mạnh của thương hiệu sữa Việt khi góp mặt trong danh sách vốn được thống lĩnh bởi các doanh nghiệp tài chính và năng lượng.
Vinamilk thắng lợi lớn tại giải thưởng đổi mới sáng tạo ngành sữa toàn cầu 2026

Vinamilk thắng lợi lớn tại giải thưởng đổi mới sáng tạo ngành sữa toàn cầu 2026

Tại World Dairy Innovation Awards 2026 (Giải thưởng Đổi mới sáng tạo ngành Sữa toàn cầu 2026) diễn ra trong khuôn khổ Hội nghị Sữa toàn cầu tại Barcelona (Tây Ban Nha), vượt qua nhiều tên tuổi lớn của ngành sữa thế giới, Vinamilk đã giành 5 giải thưởng từ 17 đề cử lọt vào vòng chung kết. Theo ông Richard Hall, Chủ tịch Global Dairy Congress và World Dairy Innovation Awards, đây là một kỳ tích chưa có tiền lệ trong suốt 20 năm tổ chức trao giải.
Giữ nhịp phát triển cho ngành tự động hóa Việt Nam

Giữ nhịp phát triển cho ngành tự động hóa Việt Nam

Gắn bó với Tạp chí Tự động hóa Ngày nay từ những ngày đầu, PGS.TS. Lê Hoài Quốc - Chủ tịch Hội Tự động hóa TP. Hồ Chí Minh cho rằng, giá trị lớn nhất của tạp chí là tạo dựng một diễn đàn chuyên môn nghiêm túc, nơi kết nối các nhà khoa học, kỹ sư và doanh nghiệp cùng chung khát vọng phát triển công nghệ Việt Nam.
Tự động hóa Ngày nay: 25 năm lan tỏa tri thức công nghệ

Tự động hóa Ngày nay: 25 năm lan tỏa tri thức công nghệ

Nhân kỷ niệm 25 năm ngày thành lập Tạp chí Tự động hóa Ngày nay (TĐHNN), chúng ta cùng ôn lại một số kỷ niệm với người đã gắn bó tròn 10 năm ở chặng đường đầu tiên của Tạp chí - Nhà báo Nguyễn Tiến Dũng, Nguyên Phó Tổng biên tập từ 2001-2011.
TP.Hồ Chí Minh hướng tới “Quantum-Ready”: Chuẩn bị từ sớm cho kỷ nguyên công nghệ lượng tử

TP.Hồ Chí Minh hướng tới “Quantum-Ready”: Chuẩn bị từ sớm cho kỷ nguyên công nghệ lượng tử

Ngày 17/6, chương trình “Thành phố Hồ Chí Minh Quantum - Ready 2026” đã diễn ra tại Trung tâm Khởi nghiệp sáng tạo TP.Hồ Chí Minh (SIHUB), quy tụ các nhà quản lý, chuyên gia, doanh nghiệp, nhà đầu tư và cơ sở đào tạo trong nước, quốc tế. Đây không chỉ là diễn đàn trao đổi về công nghệ lượng tử, sự kiện còn đặt nền móng cho việc xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo, phát triển nguồn nhân lực và chuẩn bị năng lực sẵn sàng cho TP.Hồ Chí Minh trước những cơ hội và thách thức của kỷ nguyên hậu lượng tử.
Công nghiệp 4.0 và chuỗi cung ứng thông minh: Động lực mới cho TP.Hồ Chí Minh bứt phá trong kỷ nguyên số

Công nghiệp 4.0 và chuỗi cung ứng thông minh: Động lực mới cho TP.Hồ Chí Minh bứt phá trong kỷ nguyên số

Trong bối cảnh chuỗi cung ứng toàn cầu đang được tái cấu trúc mạnh mẽ dưới tác động của chuyển đổi số, chuyển đổi xanh và các biến động địa chính trị, TP.Hồ Chí Minh đứng trước yêu cầu cấp thiết phải đổi mới mô hình tăng trưởng. Diễn đàn “Công nghiệp 4.0 và Chuỗi cung ứng thông minh - Động lực mới cho TP.Hồ Chí Minh” diễn ra ngày 17/6/2026 tại WTC Expo (TP.Hồ Chí Minh) đã trở thành không gian đối thoại quan trọng giữa cơ quan quản lý, cộng đồng doanh nghiệp, các chuyên gia công nghệ và tổ chức nghề nghiệp nhằm tìm kiếm lời giải cho bài toán nâng cao năng lực cạnh tranh của thành phố trong giai đoạn mới.
Bài 3: Từ lối đi tắt đến công nghệ dài hơi

Bài 3: Từ lối đi tắt đến công nghệ dài hơi

Sau những chiếc taxi điện, chuyến buýt xanh và mạng sạc đang hiện hữu trên đường phố là một câu hỏi khó hơn, trong chiếc xe mang thương hiệu Việt, phần tri thức nào đã được tiếp nhận, phần năng lực nào đang hình thành? VinFast không bắt đầu như Tesla hay BYD. Hãng chọn cách hội tụ công nghệ toàn cầu thật nhanh, rồi tìm đường biến sự hội tụ ấy thành năng lực công nghiệp Việt Nam.
Nhận định phiên giao dịch ngày 18/6: Chờ VN-Index vượt qua ngưỡng kháng cự

Nhận định phiên giao dịch ngày 18/6: Chờ VN-Index vượt qua ngưỡng kháng cự

Phiên giao dịch ngày 17/6 khép lại với diễn biến rung lắc mạnh khi VN-Index giảm 1,74 điểm xuống 1.806,2 điểm, dù có thời điểm mất hơn 20 điểm trong phiên. Trong khi đó, HNX-Index và UPCoM-Index vẫn duy trì đà tăng, cho thấy dòng tiền tiếp tục vận động theo hướng phân hóa giữa các nhóm ngành.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc