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
Tự động hóa thúc đẩy đơn hàng công nghệ sản xuất tăng mạnh năm 2026

Tự động hóa thúc đẩy đơn hàng công nghệ sản xuất tăng mạnh năm 2026

Các đơn hàng máy công cụ và thiết bị gia công kim loại tại Mỹ tiếp tục tăng trưởng mạnh trong những tháng đầu năm 2026, trong bối cảnh doanh nghiệp đẩy mạnh đầu tư vào tự động hóa và các hệ thống sản xuất có mức độ tích hợp công nghệ cao hơn.
Tháo “nút thắt” giải ngân và triển khai để khoa học công nghệ bứt phá

Tháo “nút thắt” giải ngân và triển khai để khoa học công nghệ bứt phá

Tại Hội nghị sơ kết công tác 6 tháng đầu năm 2026 của Bộ Khoa học và Công nghệ chiều 29/6, Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ Vũ Hải Quân cho rằng để khoa học công nghệ thực sự trở thành động lực tăng trưởng, cần tập trung gỡ bỏ hai điểm nghẽn lớn là công tác giải ngân và tổ chức triển khai. Sau giai đoạn hoàn thiện thể chế, trọng tâm hiện nay là đưa các chính sách vào thực tiễn một cách quyết liệt và hiệu quả.
Nhận định phiên giao dịch ngày 1/7: Tận dụng nhịp rung lắc để gia tăng tỷ trọng cổ phiếu có lãi

Nhận định phiên giao dịch ngày 1/7: Tận dụng nhịp rung lắc để gia tăng tỷ trọng cổ phiếu có lãi

Thị trường chứng khoán được kỳ vọng sẽ tiếp tục duy trì trạng thái tích cực trong phiên giao dịch ngày 1/7 khi dòng tiền có dấu hiệu cải thiện, tạo cơ sở để nhà đầu tư cân nhắc gia tăng tỷ trọng đối với các cổ phiếu đang vận động tốt và đã có lợi nhuận.
Tháo gỡ điểm nghẽn thể chế để Petrovietnam bứt phá trong kỷ nguyên năng lượng mới

Tháo gỡ điểm nghẽn thể chế để Petrovietnam bứt phá trong kỷ nguyên năng lượng mới

Trong bối cảnh chuyển dịch năng lượng toàn cầu và yêu cầu tăng trưởng kinh tế cao, Petrovietnam đang đứng trước cơ hội tái định vị vai trò từ doanh nghiệp dầu khí truyền thống thành tập đoàn công nghiệp - năng lượng tích hợp. Tại Diễn đàn Dầu khí - Năng lượng thường niên 2026, các chuyên gia và nhà quản lý đều thống nhất rằng, cùng với quyết tâm đổi mới từ nội tại, những đột phá về thể chế sẽ là điều kiện quyết định để Petrovietnam dẫn dắt quá trình chuyển dịch năng lượng và tiếp tục giữ vai trò trụ cột bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia.
Ra mắt Chi hội Kinh tế Bán dẫn HASEMI: Thúc đẩy liên kết phát triển hệ sinh thái bán dẫn Việt Nam

Ra mắt Chi hội Kinh tế Bán dẫn HASEMI: Thúc đẩy liên kết phát triển hệ sinh thái bán dẫn Việt Nam

Trong bối cảnh Việt Nam đẩy mạnh phát triển công nghiệp công nghệ cao và tham gia sâu hơn vào chuỗi giá trị bán dẫn toàn cầu, việc hình thành các tổ chức chuyên ngành có vai trò kết nối giữa giới khoa học, doanh nghiệp, cơ sở đào tạo và cơ quan quản lý đang trở thành yêu cầu cấp thiết.
Từ quốc gia không có lợi thế làm sữa đến thành tích chưa từng có ở đấu trường sữa thế giới

Từ quốc gia không có lợi thế làm sữa đến thành tích chưa từng có ở đấu trường sữa thế giới

Không phải những tập đoàn sữa lâu đời tại châu Âu hay Bắc Mỹ, cái tên được xướng lên nhiều nhất tại Giải thưởng Đổi mới Ngành sữa Thế giới (World Dairy Innovation Awards) 2026 lại đến từ Việt Nam. Vinamilk gây bất ngờ lớn khi giành chiến thắng áp đảo với 5 hạng mục giải thưởng, tạo nên một kỷ lục chưa từng có trong lịch sử giải. Điều gì giúp đại diện từ Việt Nam tạo nên kỳ tích đặc biệt này?
D’. Diamant Bleu: Chuẩn sống xanh đắt giá được “chế tác” giữa trung tâm Long Biên

D’. Diamant Bleu: Chuẩn sống xanh đắt giá được “chế tác” giữa trung tâm Long Biên

Với mã “gen vị trí” đắc địa (một trong các mã gen đặc trưng của các dự án do Tân Hoàng Minh đầu tư phát triển) cùng lợi thế cận kề công viên và hồ điều hoà, các căn hộ D'. Diamant Bleu đang định hình lại tiêu chuẩn sống xanh đắt giá tại phía Đông Hà Nội.
Toàn văn phát biểu của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm tại Hội nghị quán triệt và triển khai Nghị quyết 10-NQ/TW

Toàn văn phát biểu của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm tại Hội nghị quán triệt và triển khai Nghị quyết 10-NQ/TW

Sáng 30/6, tại Hà Nội, Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm dự và phát biểu chỉ đạo Hội nghị toàn quốc nghiên cứu, học tập, quán triệt và triển khai thực hiện Nghị quyết số 10-NQ/TW ngày 8/6/2026 của Bộ Chính trị về phát triển kinh tế có vốn đầu tư nước ngoài. Tạp chí Tự động hoá Ngày nay trân trọng giới thiệu toàn văn phát biểu của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm tại Hội nghị.
Thị trường chứng khoán ngày 30/6: Nhóm Vin kéo chỉ số, khối ngoại xả mạnh

Thị trường chứng khoán ngày 30/6: Nhóm Vin kéo chỉ số, khối ngoại xả mạnh

VN Index khép lại tháng 6 trong sắc xanh nhưng phía sau đó là một phiên giao dịch giằng co, đà tăng chủ yếu đến từ lực kéo của họ Vin. Dòng tiền cải thiện, song lực bán ròng quyết liệt của khối ngoại tại nhóm trụ tiếp tục tạo áp lực tiêu cực lên lên tâm lý thị trường.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/7/2026: Tuổi Ngọ đón cơ hội bứt phá, tuổi Mão cần cân nhắc trước khi đầu tư

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/7/2026: Tuổi Ngọ đón cơ hội bứt phá, tuổi Mão cần cân nhắc trước khi đầu tư

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 1/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc