Giӟi ThiӋu vӅ bӝ sҥc tích hӧp
Nguӗn dӵ trӳ dҫu mӓ không phҧi là vô tұQGRÿyFҫn thiӃt phҧi tìm mӝt nguӗQQăQJ Oѭӧng thay thӃ NKiFWURQJWѭѫQJODLĈLӅXÿyFjQJWUӣ nên cҩp bách khi viӋFÿӕt dҫu gây UDFiFWiFÿӝng tiêu cӵFÿӃQP{LWUѭӡng Ngày nay, phҫn lӟn các loҥL[HÿӅu sӱ dөng ÿӝQJFѫÿӕWWURQJQKѭQJFiFKmQJVҧn xuҩt xe vүn xem xét sӱ dөng các loҥLÿӝQJFѫ NKiFQKDXÿӇ giҧm thiӇu tác hҥLÿӃQP{LWUѭӡng Công nghӋ sҧn xuҩt và tích trӳ QăQJ Oѭӧng trên pin ngày càng phát triӇn dүQÿӃn giҧi pháp sӱ dөQJQăQJOѭӧQJÿLӋn rҩt có tiӅPQăQJ Các xe lai sӱ dөQJKDLÿӝQJFѫNKiFQKDXWKѭӡng là mӝWÿӝQJFѫ ÿLӋn và mӝWÿӝQJFѫÿӕt trong, hoһFKRjQWRjQGQJÿӝQJFѫÿLӋQÿDQJQJj\FjQJÿѭӧc quan tâm và dҫn trӣ nên phә biӃn
Cùng vӟi sӵ phát triӇn cӫa công nghӋ SLQJLiSLQGjQKFKR[HÿLӋQÿmJLҧm nhiӅu trong nhӳQJQăPTXDOjPFKRNKӓa cách vӅ giá giӳa các xe sӱ dөQJQăQJOѭӧng hóa thҥFKYj[HGQJQăQJOѭӧQJÿLӋn không còn chênh lӋch nhiӅX;HÿLӋn dҫn trӣ nên phә biӃQWX\QKLrQÿӇ WăQJWӕFÿӝ sҥc pin và giҧm thӡi gian sҥc vүn là mӝt yӃu tӕ ÿӇ khách hàng cân nhҳc khi lӵa chӑQ[HÿLӋn Mӝt xe sӱ dөQJÿӝng cѫÿӕt trong mҩt tӯ 3- SK~WÿӇ ÿә ÿҫy bình nhiên liӋXWURQJNKLÿy[HÿLӋn mҩt rҩt nhiӅu thӡLJLDQÿӇ sҥFÿҫy khӕLSLQWUrQ[H+ѫQWKӃ nӳa, viӋc thiӃu các bӝ sҥc và các trҥm sҥc công cӝQJFNJQJOj mӝt vҩQÿӅ lӟQQJăQFҧQQJѭӡLWLrXGQJÿӃn vӟL[HÿLӋn ĈӇ giҧi quyӃt vҩQÿӅ sҥFSLQFKR[HÿLӋn, ngoài các trҥm sҥc công cӝng vӟi công suҩt lӟn chӍ có thӇ tìm thҩy ӣ nhӳng thành phӕ lӟn cӫDFiFQѭӟc phát triӇQQѫLPj[H{W{ÿLӋn khá phә biӃn Phҫn lӟn khoҧQJOѭӧQJ[HÿLӋn hiӋn nay vүn sҥc chӫ yӃu tҥi nhà hoһc gara thông qua mӝt bӝ sҥFÿѭӧc nhà sҧn xuҩt gҳn cӕ ÿӏnh trên xe, bӝ sҥc này sӁ lҩ\ÿLӋn trӵc tiӃp tӯ OѭӟLÿLӋn dân dөng chuyӇQÿәLWKjQKÿLӋn áp DC và sҥc ÿҫy khӕi pin trên xe mӝt bӝ sҥFQKѭYұ\ÿѭӧc gӑi là bӝ sҥc tích hӧp Thӏ WUѭӡng bӝ sҥc tích hӧp GjQKFKR[HÿLӋn còn mӟi mҿ Yjÿѭӧc dӵ ÿRiQVӁ bùng nә trong thӡi gian tӟi
NKLPjOѭӧng xe chҥ\ÿLӋQÿѭӧc dӵ báo sӁ chiӃPÿӃQOѭӧQJ[HOѭXWK{QJWUrQ ÿѭӡQJYjRQăP
MөFWLrXÿӅ tài
ThiӃt kӃ bӝ sҥc tích hӧp vӟi công suҩWN:FKR[HÿLӋn Nghiên cӭu cҩu hình PFC xen kӁ ÿӇ ÿLӅu chӍnh hӋ sӕ công suҩt cho ngõ vào bӝ sҥc Nghiên cӭXSKѭѫQJSKiS chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣQJ//&ÿӇ áp dөng cho phҫn chuyӇQÿәi DC-DC ngõ ra cӫa bӝ sҥc
1.3 3KѭѫQJSKiSQJKLrQFӭu ĈӅ tài nghiên cӭu sӁ gӗm hai phҫn: Mô phӓng và thiӃt kӃ
Mô ph͗ng: Sӱ dөng phҫn mӅm 36,0ÿӇ mô phӓQJÿiQKJLiKLӋu quҧ cӫa cҩu hình
PFC xen kӁ cho bӝ chuyӇQÿәi AC-DC ngõ vào và cҩu hình Full-Bridge LLC cho bӝ chuyӇQÿәi DC-DC ngõ ra khi hoҥWÿӝng ӣ công suҩt 7.4kW
Thi͇t k͇: ThiӃt kӃ Vѫÿӗ nguyên lý, thiӃt kӃ PCB và dӵng mô hình 3D trên phҫn mӅm
Altium Designer Tӯ Vѫÿӗ nguyên lý tính toán chi phí linh kiӋn cho mӝt bӝ sҥc.
Bӕ cөc luұQ9ăQ
Nӝi dung chính cӫa luұQYăQÿѭӧc thӇ hiӋQTXDFKѭѫQJ
&KѭѫQJGiӟi thiӋu tәQJTXDQÿӅ tài
&KѭѫQJGiӟi thiӋu vӅ [HÿLӋn và bӝ sҥF[HÿLӋn
&KѭѫQJ3KkQWtFKYjOӵa chӑn cҩu hình cho bӝ sҥc tích hӧp
&KѭѫQJ7tQKWRiQWK{QJVӕ cho bӝ sҥc tích hӧp
&KѭѫQJ0{SKӓng bӝ sҥc tích hӧp trên phҫn mӅm PSIM
&KѭѫQJ7KLӃt kӃ phҫn cӭng cho bӝ sҥc tích hӧp
&+ѬѪ1*II: GIӞI THIӊU Vӄ ;(Ĉ,ӊN VÀ BӜ SҤ&&+2;(Ĉ,ӊN
TiӅPQăQJFӫa thӏ WUѭӡQJ[HÿLӋn
Thӏ WUѭӡQJ[HÿLӋQÿmSKiWWULӇQQKDQKFKyQJWURQJPѭӡLQăPTXDYӟLOѭӧng xe chӣ khách chҥ\ÿLӋQYѭӧt mӭc 5 triӋu chiӃFWURQJQăPWăQJVRYӟLQăP KhoҧQJOѭӧQJ[HÿLӋQOѭXWK{QJWUrQÿѭӡng là ӣ Trung Quӕc ± WѭѫQJÿѭѫQJ triӋu chiӃc Con sӕ Qj\ÿӕi vӟi Châu Âu là 24% và Hoa KǤ là 22% Hình 2.1 cho thҩy tӕFÿӝ WăQJWUѭӣng cӫa thӏ WUѭӡQJ[HÿLӋn ӣ FiFQѭӟc theo mӛLQăP
Sӕ Oѭӧng bӝ sҥFGjQKFKR[HÿLӋQÿѭӧc bán ra trên toàn thӃ giӟLѭӟc tính khoҧng 5.2 triӋu bӝ vào cuӕLQăPWăQJ% so vӟLQăPWUѭӟF7ăQJWUѭӣng nhanh nhҩt vүn là các bӝ sҥc tích hӧSÿѭӧc gҳn sҹQWUrQ[Hѭӟc tính chiӃm khoҧng 90% trong 1.6 triӋu bӝ sҥFÿѭӧFEiQUDWURQJQăP+uQK.2 mô tҧ WăQJWUѭӣng trҥm sҥFWKHRQăPWtQKÿӃn cuӕLQăP
Hình 2 1 /˱ͫQJ[HÿL n bán ra t̩LFiFQ˱ͣc theo tͳQJQăP
Hình 2 2 Dӵ báo vӅ WăQJWUѭӣng cӫa thӏ WUѭӡQJ[HÿLӋn trong nhӳQJQăPWӟi Chính phӫ ӣ FiFQѭӟc có thӏ WUѭӡng ô tô lӟQÿDQJVLӃt chһt các tiêu chuҭn vӅ xҧ thҧi khí CO2 dành cho xe sӱ dөQJÿӝQJFѫÿӕWWURQJ&iFFKtQKViFKÿyJySSKҫQWK~Fÿҭy sӵ WăQJWUѭӣng cӫD[HÿLӋn trong nhӳQJQăPWӟLYjÿѭӧc dӵ EiRYjRQăPOѭӧng xe ÿLӋn sӁ chiӃm 5% tҥi Mӻ, 11% tҥi châu Âu và 20% tҥi Trung Quӕc Hình 2.3 dӵ báo vӅ mӭFWăQJWUѭӣng cӫa thӏ WUѭӡQJ[HÿLӋQWURQJJLDLÿRҥn 2020-2025 có thӇ thҩy thӏ WUѭӡng Trung QuӕFÿDQJGүQÿҫu cuӝFÿXDYӅ [HÿLӋn
Theo các nghiên cӭu cӫa IDTechEx trên thӏ WUѭӡQJ[HÿLӋQWKuYjRQăPVӁ có KѫQWULӋu xe chҥ\ÿLӋn tham gia giao thông trên toàn thӃ giӟi bao gӗm xe ô tô, xe buýt, xe tҧi và xe containeU'RÿyQKXFҫu vӅ các bӝ sҥFGjQKFKROƭQKYӵF[HÿLӋQFNJQJ không hӅ nhӓ, tӯ ÿyWK~Fÿҭy sӵ phát triӇn KѫQQӳa các công nghӋ sҥFWUrQ[HÿLӋn Theo dӵ báo cӫD,'7HFK([YjRQăPWKӏ WUѭӡQJFѫVӣ hҥ tҫng và các thiӃt bӏ sҥc cho xe ÿLӋn có thӇ OrQÿӃn 40 tӍ ÿ{ODPӛLQăPPDQJÿӃn mӝWFѫKӝi rҩt lӟn cho các công ty nҵm trong chuӛi cung ӭng các bӝ sҥc cho [HÿLӋn Tӯ ÿyWҥRUDFiFFѫKӝLFNJQJQKѭ thách thӭc nhҵPÿѭDUDFiFF{QJQJhӋ sҥc mӟi
Hình 2 3 Dӵ báo vӅ WăQJWUѭӣng cӫa thӏ WUѭӡQJ[HÿLӋn trong nhӳQJQăPWӟi
Hình 2 4 Dӵ EiRWăQJWUѭӣng cӫa thӏ WUѭӡng sҥFFKR[HÿLӋn
2.2 /ѭXWUӳ và chuyӇQÿәLQăQJOѭӧQJWUrQ[HÿLӋn
Hình 2 5 CҩXWU~FQăQJOѭӧQJWUrQ[HÿLӋn Hình 2.5 cho thҩy cҩXWU~FQăQJOѭӧQJÿLӇn hình cӫa mӝW[HÿLӋn Trên xe sӁ có mӝt bӝ SLQÿLӋn áp cao (300-9YjGXQJOѭӧng lӟn (khoҧQJN:Kÿѭӧc lҳp cӕ ÿӏnh trên xe vӟi chӭFQăQJOѭXWUӳ QăQJOѭӧQJ7UrQ[HÿLӋn có ba bӝ chuyӇQÿәi công suҩt, ÿyQJYDLWUzFKX\ӇQÿәLQăQJOѭӧng trên mҥch gӗm bӝ chuyӇQÿәi công suҩt dүQÿӝng, bӝ chuyӇQÿәi công suҩt cho các thiӃt bӏ và bӝ chuyӇQÿәi công suҩt cho quá trình sҥc
Bӝ chuyӇQÿәi công suҩt dүQÿӝng gӗm mӝt bӝ nghӏFKOѭXÿLӅu khiӇQÿӝQJFѫYjEӝ chuyӇQÿәi DC-DC hai chiӅu Bӝ này hoҥWÿӝng ӣ hai chӃ ÿӝ dүQÿӝng và thҳng tái sinh Khi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ dүQÿӝQJQăQJOѭӧQJÿѭӧc chuyӇn tӯ khӕLSLQVDQJÿӝQJFѫ ÿLӋn OjPTXD\ÿӝQJFѫÿLӋn kéo xe di chuyӇn Ӣ chӃ ÿӝ thҳQJWiLVLQKQăQJOѭӧng chuyӇn tӯ ÿӝQJFѫÿLӋQQJѭӧc lҥi khӕi pin, khi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ Qj\ÿӝQJFѫÿLӋQÿyQJYDL WUzQKѭPi\SKiWÿLӋn và bӝ nghӏFKOѭXKRҥWÿӝng vӟi vai trò chӍQKOѭX%ӝ chuyӇQÿәi DC-DC hai chiӅXÿһt ӣ ngõ vào khӕLQj\JL~SÿLӅu khiӇn quá trình sҥc xҧ cho khӕi pin
Bӝ chuyӇQÿәi công suҩt cho các thiӃt bӏ trên xe là bӝ DC-DC Bӝ chuyӇQÿәi này là bӝ hҥ áp, giúp chuyӇQÿәi mӭFÿLӋn áp cao tӯ pin xuӕng mӭFÿLӋn áp thҩSWKѭӡng là 12V cung cҩp cho các thiӃt bӏ WUrQ[HQKѭÿLӅu hòa không khí, hӋ thӕng chiӃu sáng, hӋ thӕng õm thanh giҧLWUtô%ӝ chuyӇQÿәi này phҧi là bӝ chuyӇQÿәLFiFKO\ÿӇ cỏch ly vӅ mһWÿLӋn thiӃt bӏ trên xe vӟi nguӗQSLQÿLӋQiSFDRÿӇ ÿҧm bҧRDQWRjQFKRQJѭӡi sӱ dөng khӓi các nguy hiӇm tiӅm ҭn vӅ ÿLӋn
Thành phҫQÿLӋn tӱ công suҩt còn lҥi là bӝ sҥc tích hӧSÿӇ chuyӇQÿәLQăQJOѭӧng tӯ ÿLӋQiSOѭӟi sҥc cho khӕLSLQ7K{QJWKѭӡng bӝ sҥc tích hӧp sӁ gӗm hai phҫQĈҫu tiên là bӝ chuyӇQÿәi AC-DC kӃt hӧp vӟLÿLӅu chӍnh hӋ sӕ công suҩt, tiӃp theo là bӝ chuyӇn ÿәi DC-'&ÿӇ sҥc cho khӕi pin và cách ly vӅ ÿLӋn giӳD [HYj OѭӟLÿLӋn [1] Thông WKѭӡng, tҩt cҧ các bӝ sҥFWKѭѫQJPҥi trên thӏ WUѭӡng truyӅn tҧLQăQJOѭӧng theo mӝt chiӅu tӯ OѭӟLÿLӋQÿӃn xe Tuy nhiên, vì hҫu hӃt thӡi gian cӫD[HÿLӋQOjÿұu mӝt chӛ, trung bình khoҧng 95% thӡi gian WURQJYzQJÿӡi xe1Jѭӡi ta cho rҵng bӝ pin này có thӇ chuyӇQQăQJOѭӧng tӯ [HOrQOѭӟLÿLӋQYjQJѭӧc lҥi Kӻ thuұWÿѭӧFÿӅ xuҩt này gӑi là V2G (Vehicle To GULGÿӇ thӵc hiӋQÿѭӧFÿLӅu này bӝ sҥc tích hӧSWUrQ[HÿLӋn phҧi là bӝ sҥc hai chiӅu Khi xe ÿLӋQÿұu ӣ gara và kӃt nӕi vӟLOѭӟLÿLӋn qua bӝ sҥc hai chiӅu nó có thӇ trҧ QăQJOѭӧQJQJѭӧc vӅ OѭӟLÿLӋn.
Phân loҥi bӝ sҥFGjQKFKR[HÿLӋn
CҩSÿӝ sҥc ĈLӋn áp ngõ vào
4XmQJÿѭӡng ÿLÿѭӧc sau 1h sҥc
Bҧng 2 1 CҩXWU~FQăQJOѭӧQJWUrQ[HÿLӋn
B͡ s̩c c̭p 1: Bӝ sҥc tích hӧp cҩSÿӝ mӝt thích hӧSÿӕi vӟi các xe lai PHEV (Petrol- hybrid electric vehicles), hoһc các loҥi xe không yêu cҫu cao vӅ thӡi gian sҥc Bӝ sҥc cҩp mӝt phù hӧp vӟLÿӕLWѭӧng khách hàng di chuyӇn ngҳn khoҧng 40km mӝt ngày hoһc nhӳng khách hàng NK{QJFyEmLÿә xe vӟLFѫVӣ hҥ tҫng phù hӧp cho các bӝ sҥc lӟQKѫQ
Bӝ sҥc cҩp mӝWÿѭӧc khuyӃn khích sӱ dөQJÿӕi vӟi nhӳng khách hàng di chuyӇn khoҧng NPQăP
B͡ s̩c c̭p 2: Bӝ sҥc cҩp hai là mӝt cҩSÿӝ sҥc phә biӃQÿӕi vӟL[HÿLӋn, bӝ sҥc lҩy ÿLӋn trӵc tiӃp tӯ OѭӟLÿLӋQWKѭӡng mӭFÿLӋn áp 220V/AC) thông qua các ә cҳPÿLӋn công suҩt cao Bӝ sҥc cҩp hai có tӕFÿӝ sҥFÿDGҥng do dҧi công suҩt trҧi dài tӯ 3.6kW OrQÿӃn 19.2kW, hoһFTXmQJÿѭӡQJÿLÿѭӧFOrQÿӃn trên 100km sau mӝ giӡ sҥc Bӝ sҥc cҩp hai sҥc QKDQKKѫQQKLӅu so vӟi bӝ sҥc cҩp mӝt do sҥc ӣ GzQJÿLӋQYjÿLӋn áp lӟn Tuy nhiên, công suҩt sҥc càng lӟn thì cҫn phҧLFyFѫVӣ hҥ tҫng tӕt, tùy thuӝFYjRFѫVӣ hҥ tҫng ӣ mӛi khu vӵc mà nhà sҧn xuҩt sӁ lӵa chӑn công suҩt sҥc phù hӧp vӟi dòng xe bán ra ӣ khu vӵFÿy
Tҩt cҧ các nhà sҧn xuҩWÿӅu khuyên khách hàng sӱ dөng bӝ sҥc cҩp hai, dù chi phí bӓ UDFDRKѫQQKѭQJKLӋu quҧ mang lҥi sӁ rҩt lӟn, bӝ sҥc cҩp hai giúp tiӃt kiӋPÿѭӧc thӡi gian sҥc, mӝt trong nhӳng phiӅn phӭc khi sӱ dөQJ[HÿLӋn Bӝ sҥc cҩp hai có thӇ là bӝ sҥc tích hӧp trên xe hoһc trҥm sҥc rӡi lҳp tҥi gara, trҥm sҥc công cӝng
B͡ s̩c c̭p 3: Bӝ sҥc cҩSEDWKѭӡng là các trҥm sҥc nhanh, bӝ sҥc sӁ cung cҩp dòng ÿLӋn DC trӵc tiӃp vào xe Vӟi công suҩt sҥc lӟQWKѭӡng trên 50kW, sҥc 10 phút có thӇ ÿLÿѭӧFNPGRÿyEӝ sҥc cҩp ba cҫQÿѭӧc triӇn khai vӟLFѫVӣ hҥ tҫng phӭc tҥSÿL kèm Chi phí triӇn khai thҩp nhҩt khoҧng 25000$ cho mӝt trҥm sҥFÿѫQOҿ WK{QJWKѭӡng, và khoҧng 60000$ cho trҥm sҥc thông minh Trҥm sҥc cҩSEDWKѭӡQJÿѭӧc triӇn khai theo dҥng cөPÿӇ giҧm chi phí giá thành
'XQJOѭӧng pin loҥi pin
Bҧng 2 2 So sánh bӝ sҥc tích hӧp giӳa các dòng xe trên thӏ WUѭӡng
Nhìn vào bҧng 2.2 có thӇ thҩy gҫQQKѭFiF[HÿLӋn trên thӏ WUѭӡng hiӋQQj\ÿӅu sӱ dөng pin Li-ion, pin Li-ion có mұWÿӝ QăQJOѭӧQJFDRKѫQVRYӟi các loҥi pin có thành phҫn hóa hӑFNKiFQKѭSLQFKu-axit, nickel-cadmium hoһc Ni-PHWDO7URQJ[HÿLӋn, mұt ÿӝ QăQJOѭӧng và khӕLOѭӧng pin là thông sӕ quan trӑng quyӃWÿӏQKÿӃQTXmQJÿѭӡng xe ÿLÿѭӧc sau mӛi lҫn sҥF'RÿySLQOL-on gҫQQKѭFKLӃPOƭQKWRjQEӝ thӏ WUѭӡng pin dành FKR[HÿLӋn CҫQOѭXêUҵng, mһc dù công nghӋ SLQÿmJL~SNpRGjLWXәi thӑWăQJPұt ÿӝ QăQJOѭӧng, giҧm trӑng OѭӧQJYjJLiWKjQKQKѭQJSLQYүn là thành phҫn chiӃm tӍ trӑng lӟn vӅ giá thành và khӕLOѭӧng cӫD[HÿLӋn
NhiӅXSKѭѫQJSKiSVҥFSLQÿmÿѭӧFÿӅ xuҩWÿӇ sҥFFKR[HÿLӋn, cҫQOѭXêUҵng tuәi thӑ và mұWÿӝ QăQJOѭӧng trên mӛi viên pin không chӍ ÿѭӧc quyӃWÿӏnh bӣi thành phҫn hóa hӑc cӫa nó mà còn bӏ WiFÿӝng bӣLSKѭѫQJSKiSVҥF3KѭѫQJSKiSVҥFQKѭ trong hình 2.6a ÿѭӧc gӑLOjSKѭѫQJSKiS&&-CV (Constant Currente ± Constan Voltage) mӝt trong nhӳQJSKѭѫQJSKiSVҥc phә biӃn cho các loҥLSLQéWѭӣng cӫDSKѭѫQJSKiS sҥc này là sҥc viên pin ӣ mӝWGzQJÿLӋn tӕLÿDNK{QJÿәLGzQJÿLӋQQj\WKѭӡQJÿѭӧc TX\ÿӏnh bӣi nhà sҧn xuҩWFKRÿӃQNKLÿLӋn áp cӫDSLQWăQJÿӃn giá trӏ ÿӍnh, tҥi giá trӏ
Qj\GX\WUuÿLӋn áp sҥc cӕ ÿӏQKFKRÿӃn khi dòng sҥc trên pin giҧm xuӕQJGѭӟi 10% so vӟi dòng sҥc tӕLÿDWKuÿѭӧc tính là hoàn thành mӝt chu kǤ sҥF>@ĈӇ WăQJNKҧ QăQJ nҥSQăQJOѭӧng cӫa pin mӝWSKѭѫQJSKiSVҥFWѭѫQJWӵ CC-&9ÿmÿѭӧFÿӅ xuҩt gӑi là MCC-CV (multi-stage constant Current ± Constant Voltage), thay vì sҥc pin ӣ mӝt giai ÿRҥn әn dòng và mӝWJLDLÿRҥn әn áp QKѭ&&-&9WKuSKѭѫQJSKiSQj\VӁ chia quá trình sҥc thành nhiӅu giai ÿRҥn nhӓ KѫQ QKѭ WURQJ KuQK E
Hình 2 6 3KѭѫQJSKiSVҥc pin Li-ion, (a) CC-CV, (b) MCC-CV
+DLSKѭѫQJSKiSVҥFQKѭWUrQÿӅu bӏ giӟi hҥn khҧ QăQJWUX\Ӆn tҧLQăQJOѭӧng do quá trình phân cӵFQKѭSKkQFӵc ohm, phân cӵFÿLӋn hóa và phân cӵc nhҩt quán NhiӅu SKѭѫQJSKiSVҥc mӟi, giúp giҧm ҧQKKѭӣng cӫa quá trình phân cӵFÿDQJÿѭӧc nghiên cӭu phát triӇn Mӝt trong nhӳQJKѭӟng tiӃp cұQÿyOjNӃt hӧSWKrPFiFJLDLÿRҥn xҧ pin trong chu kǤ sҥFÿӇ WăQJNKҧ QăQJQҥSQăQJOѭӧng cӫa pin [3]+ѭӟng tiӃp cұn này có thӇ áp dөQJÿӕi vӟi cҧ SKѭѫQJSKiS&&-CV và MCC-&9ÿӇ WăQJKLӋu suҩt Ví dөng ÿѫQJLҧn vӅ áp dөng kӻ thuұWQj\YjRSKѭѫQJSKiSVҥc CC-&9ÿѭӧc trình bày trong hình 2.7a MӝWSKѭѫQJSKiSVҥFNKiFÿѭӧFÿӅ xuҩt là sҥc xung vӟi tҫn sӕ WKD\ÿәi [4] 7URQJSKѭѫQJSKiSVҥc này, mӝt tҫn sӕ xung tӕLѭXÿѭӧF[iFÿӏnh liên tөFÿӇ phân phӕi các ion vào chҩWÿLӋn phân.Giӳa các xung này sӁ có nhӳng khoҧng nghӍ ÿѭӧc tính toán ÿӇ trung hòa và khuӃch tán ion Các khoҧng nghӍ Qj\ÿѭӧF[iFÿӏnh bҵng giҧi thuұt tìm ÿLӇm công suҩt cӵFÿҥLÿӇ [iFÿӏQKGzQJÿLӋn tӕLÿDPjSLQFyWKӇ nhұQÿѭӧc theo thӡi gian thӵc Hình 2.7b mô tҧ vӅ dҥng sóng cӫDSKѭѫQJSKiSVҥc xung vӟi tҫn sӕ biӃn thiên Sӱ dөng kӻ thuұt này sӁ ÿҥWÿѭӧc hiӋu suҩWFDRKѫQNKLVRViQKYӟi SKѭѫQJSKiS CC-CV hoһc sҥc vӟi tҫn sӕ cӕ ÿӏnh
Hình 2 7 &iFSK˱˯QJSKiSV̩c nhanh, (a) CC-CV vͣi xung âm, (b) s̩c xung vͣi t̯n s͙ bi͇n thiên
CҩXKuQKFѫEҧn cӫa mӝt bӝ sҥc
Ĉҫu tiên là bӝ chuyӇQÿәi AC-DC gӗm các thành phҫQFKtQKQKѭOӑc EMI, chuyӇn ÿәi PFC (Power Factor Correction), bӝ chӍQKOѭXYjWө liên kӃW'&QKѭKuQK 2.8a Bӝ chuyӇQÿәL3)&ÿѭӧFÿLӅu khiӇn vӟi tín hiӋu tҫn sӕ FDRÿӇ ÿLӅu chӍQKGzQJÿLӋn xoay chiӅu theo tҫn sӕ YjÿLӋQiSOѭӟL/êWѭӣng nhҩt là bӝ AC-DC hoҥWÿӝQJQKѭPӝt tҧi trӣ QKѭKuQK.8b, ÿӇ loҥi bӓ tәng méo dҥng sóng hài và tӕLѭXKyDKLӋu suҩt truyӅn tҧi
Hình 2 8 D6˯ÿ͛ kh͙i cͯa m̩ch PFC, (b) m̩FKW˱˯QJÿ˱˯QJ
TiӃp theo sau bӝ chuyӇQÿәi AC-DC là bӝ chuyӇn ÿәi DC-DC cách ly gӗm các hӋ thӕng các khóa chuyӇn mҥch, biӃn áp xung, bӝ chӍQKOѭXYjEӝ lӑc thông thҩSĈӕi vӟi các mҥch DC-DC cӝQJKѭӣng thì có thêm khӕi cӝQJKѭӣng xen giӳa các khóa chuyӇn mҥch và biӃn áp xung
Vӟi các cҩXKuQKÿyQJFҳWNKiFQKDXQKѭtrong hình 2.9, ӣ cùng giá trӏ ÿLӋn áp DC và hӋ sӕ ÿLӅu khiӇn, cҩu hình full-bridge cho giá trӏ hiӋu dөng (RMS) cao gҩSÿ{LVRYӟi cҩu hình half-EULGJH'RÿyYӟLFQJÿLӋn áp ngõ vào và tӹ lӋ ÿyQJFҳt cҩu hình full- bridge cho công suҩt ngõ ra gҩSÿ{L&{ng suҩt sҥFFDRKѫQWKӡi gian sҥc ngҳQKѫQOX{Q OjѭXWLrQKjQJÿҫu khi thiӃt kӃ bӝ sҥc Vì thӃ luұQYăQQj\VӁ sӱ dөng cҩu hình full- bridge
Hình 2 9 Mӝt sӕ cҩXKuQKÿyQJFҳt cho bӝ DC-DC Hình 2.10 trình bày mӝt sӕ cҩu hình cho bӝ chӍQKOѭX&ҩu hình chӍQKOѭXQӱa cҫu chӍ chӍQKOѭXPӝt nӱa GzQJÿLӋn ngõ vào nên mұWÿӝ QăQJOѭӧng không cao Cҩu hình chӍQKOѭXQKkQÿ{LGzQJÿLӋn và cҩu hình chӍQKOѭXWUXQJWkPFKӍ phù hӧp vӟi các ӭng dөQJFyGzQJÿLӋn FDRYjÿLӋn áp thҩS7X\QKLrQÿӕi vӟi ӭng dөng sҥFSLQWKuÿLӋn áp cӫa pin cao, và dòng sҥc thҩSGRÿyWURQJOXұQYăQQj\VӁ sӱ dөng cҩu hình chӍQKOѭX toàn cҫu cho phҫn chӍQKOѭXӣ ngõ ra
Hình 2 10 Mӝt sӕ cҩu hình chӍQKOѭX ngõ ra
2.6 &iFNKyNKăQNKLWKL͇ t k ͇ b ͡ s ̩ c tích h ͫ p ĈӇ ÿѭӧc mӝt bӝ sҥc nhӓ gӑn, hiӋu suҩt cao thì bӝ sҥc tích hӧp phҧi thiӃt kӃ dӵa trên các tiêu chí sau o Tҫn sӕ hoҥWÿӝQJFDRÿӇ giҧPNtFKWKѭӟc và khӕLOѭӧng linh kiӋn o Cҧ KDLJLDLÿRҥQWăQJiSYjKҥ áp ÿLӅu phҧi hoҥWÿӝng ӣ dҧLÿLӋn áp rӝng o PhҧLFyWtQKQăQJÿӇ giҧm tәn thҩWÿyQJFҳWFNJQJQKѭJLҧm nhiӉu ÿLӋn tӯ (EMI) khi hoҥWÿӝng ӣ tҫn sӕ cao o Phҧi sӱ dөng biӃn áp xung ӣ tҫn sӕ FDRÿӇ ÿҥWÿѭӧc hiӋu suҩt cao và cách O\ÿLӋn mà không ҧQKKѭӣng nhiӅu ÿӃQNtFKWKѭӟc mҥch o HiӋu suҩt chuyӇQÿәLQăQJOѭӧng phҧLÿѭӧc tӕLѭXWUrQWRjQGҧi hoҥWÿӝng cӫDSLQFNJQJQKѭFiFÿLӅu kiӋn tҧi khác nhau
&+ѬѪ1*,,I: PHÂN TÍCH VÀ LӴA CHӐN CҨU HÌNH CHO BӜ SҤC TÍCH
Giӟi thiӋu
Trên xe ÿLӋn, mӝt bӝ sҥc tích hӧSOêWѭӣng phҧLÿiSӭQJÿѭӧc các tiêu chí gӑn nhҽ, hiӋu suҩt cao, thӡi gian sҥc ngҳQĈӇ ÿҥWÿѭӧc các yêu cҫXÿmQrXWKuOӵa chӑn cҩu hình chuyӇQÿәLQăQJOѭӧng là mӝt trong nhӳQJEѭӟc quan trӑng cҫn phҧi thӵc hiӋQÿҫu tiên khi bҳt ÿҫu thiӃt kӃ bӝ sҥc
Trong ӭng dөng sҥFSLQFKR[HÿLӋQÿLӋQiSYjGzQJÿLӋn cӫDSLQWKD\ÿәi trên mӝt dҧi rӝng phө thuӝc vào chӃ ÿӝ sҥFSLQFNJQJQKѭORҥi pin Vì vұ\ÿӇ có thӇ hoҥWÿӝng vӟi hiӋu suҩt tӕLÿDWәn thҩt truyӅn dүn và tәn thҩWÿyQJFҳt tӕi thiӇu, trên toàn bӝ dҧi ÿLӋn áp cӫa pin là mӝt thӱ thách lӟn khi thiӃt kӃ bӝ sҥFFKR[HÿLӋn Khi so sánh vӟi các bӝ chuyӇQÿәLGQJSKѭѫQJSKiSÿLӅu chӍQKÿӝ rӝng xung PWM Bӝ chuyӇQÿәi cӝng Kѭӣng có nhiӅXѭXÿLӇPKѫQQKѭJLҧm tәn thҩWÿyQJFҳt và hiӋu suҩt chuyӇQÿәi cao KѫQ+RҥWÿӝng ӣ tҫn sӕ cao giúp giҧPNtFKWKѭӟc các linh kiӋn tӯ hóa, dүQÿӃQWăQJ mұW ÿӝ QăQJ OѭӧQJ 9j WtQK QăQJ ÿLӋQ iS ÿyQJ Fҳt vӅ sau mӛi chu kì (ZVS ± Zero Voltage Switching) giúp loҥi trӯ WiFÿӝng cӫa mӝt sӕ nhiӉXÿLӋn tӯ'Rÿy, các bӝ chuyӇn ÿәi DC-DC cӝQJKѭӣng là mӝt ӭng cӱ viên sáng giá cho ngõ ra cӫa bӝ chuyӇQÿәi vӟi yêu cҫu vӅ dҧLÿLӋn áp rӝQJYjGzQJÿLӋn lӟn
7URQJFKѭѫQJQj\SKҫn 3.3 sӁ phân tích nguyên lý hoҥWÿӝng cӫa các cҩu hình PFC tӯ ÿyOӵa chӑn cҩu hình phù hӧp cho bӝ chuyӇQÿәi AC-DC Phҫn 3.4 sӁ tұp trung phân tích các cҩu hình chuyӇQÿәi DC-DC cӝQJKѭӣng tӯ ÿyOӵa chӑn cҩu hình phù hӧp nhҩt cho bӝ chuyӇQÿәi DC-DC.
Dӳ liӋu sҥc pin Li-ion
Mӝt viên pin là mӝWÿѫQYӏ ÿLӋQKyDOѭXWUӳ QăQJOѭӧng hóa hӑc và có thӇ chuyӇn ÿәLWKjQKQăQJOѭӧQJÿLӋn Trong sӕ các loҥi pin phù hӧSFKR[HÿLӋn [5] Pin Li-on có ѭXWKӃ KѫQFiFORҥLSLQNKiFQKѭPұWÿӝ QăQJOѭӧng lӟn, không có hiӋQWѭӧng nhӟ, tәn hao do tӵ pKyQJÿLӋn thҩSNKLÿӇ lâu ngày không sӱ dөng >@'RÿySLQ/L-ion trӣ nên phә biӃQWUrQ[HÿLӋn Trong luұQYăQQj\SLQ/L-LRQÿѭӧc sӱ dөQJOjPÿӕLWѭӧng nghiên cӭu cho các bӝ sҥc
3KѭѫQJSKiSVҥc vӟLGzQJÿLӋn cӕ ÿӏQKYjÿLӋn áp cӕ ÿӏQKWKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөng trên các bӝ sҥFSLQ3KѭѫQJSKiSQj\JL~SVҥc nhanh QKѭQJNK{QJWUiQKNKӓi gây suy giҧm hiӋu suҩt pin [7] Hình 3.1 là biӇXÿӗ sҥc cӫa mӝt viên pin li-LRQ9LrQSLQÿѭӧc dùng trong ví dө FyÿLӋQiSEuQKWKѭӡQJ9GXQJOѭӧng 2350mAh Viên pin cҥQÿҫu tiên ÿѭӧc sҥc ӣ chӃ ÿӝ GzQJÿLӋQNK{QJÿәLWKѭӡng 1-&.KLÿLӋQiSWăQJOrQÿӃn 4.2V, bӝ sҥc sӁ chuyӇn sang chӃ ÿӝ sҥFiSNK{QJÿәLYjGzQJÿLӋn bҳWÿҫu giҧm xuӕng Công suҩt sҥc cao nhҩWÿҥWÿѭӧc tҥLÿLӇm chuyӇn trҥng thái tӯ sҥc vӟLGzQJNK{QJÿәi sang áp NK{QJÿәi
Hình 3 1 Ĉ͛ th͓ s̩c cͯa m͡t viên pin Li-ion
Dӵa trên dӳ liӋu sҥc cӫa mӝt viên pin, có thӇ WtQKUDÿѭӧc dӳ liӋu sҥc cӫa mӝt khӕi pin Trong hình 3.2 là dӳ liӋu sҥc cӫa mӝt khӕi pin vӟi công suҩt tӕLÿDÿҥWÿѭӧc là 3.2kW Trong quá trình sҥc, khӕi pin có thӇ WѭѫQJÿѭѫQJYӟi mӝWÿLӋn trӣ, và giá trӏ ÿLӋn trӣ bҵng vӟLÿLӋn áp pin trong quá trình sҥc dòng
Hình 3 2 Ĉ͛ th͓ s̩c cͯa m͡t kh͙i pin Li-ion 360V công sṷt 3.2kW
Theo hình 3.2 có bӕn ÿLӇm quan trӑng trong ÿӗ thӏ sҥFĈLӇm ÿҫXYjÿLӇm cuӕi ÿӗ thӏ ÿӇ [iFÿӏnh bҳWÿҫu và kӃt thúc quá trình sҥFÿLӇPPjÿLӋn áp cӫa khӕi pin bҵng vӟi ÿLӋQiSÿӏnh mӭc thiӃt kӃĈLӇm còn lҥi là ÿLӇm chuyӇn tӯ JLDLÿRҥn sҥc dòng sang giai ÿRҥn sҥc áp Tham sӕ tҥi bӕQÿLӇPQj\ÿѭӧc thӕng kê trong bҧng 3.1, dӵa vào cái tham sӕ này có thӇ WtQKÿѭӧc hӋ sӕ chҩWOѭӧng cӫa bӝ sҥF7URQJFiFFKѭѫQJWLӃp theo, quá trình phân tích bӝ sҥc sӁ dӵa trên khӕi pin li-LRQFyÿLӋQiSÿӏnh mӭc là 360V
Giá trӏ tҥLÿLӋn iSÿӏnh mӭc
Giá trӏ tҥLÿLӇm CC-CV
Cҩu hình bӝ chuyӇQÿәi AC-DC
Giӟi thiӋu bӝ chuyӇQÿәi AC-DC
Bӝ chuyӇQÿәi AC-DC ngõ vào là mӝt thành phҫn quan trӑng cӫa bӝ sҥc tích hӧp Lӵa chӑQÿ~QJFҫu hình là vô cùng quan trӑng ÿӇ ÿiSӭng các yêu cҫu vӅ sóng hài dòng ÿLӋQQJ}YjRÿLӋQiSQJ}UDYjÿLӅu chӍnh hӋ sӕ công suҩt
Bӝ WăQJiS%RRVWFRQYHUWHUYjFiFÿһc tính dүn cӫDQyÿѭӧc sӱ dөng rӝng rãi cho các ӭng dөng PFC [8] So sánh khi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ dүn liên tөc (CCM ± Continuous Conduction Mode), bӝ WăQJiSKRҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ dүQJLiQÿRҥn DCM (Discontinuous Conduction Mode) có tәn thҩWÿyQJFҳt thҩSKѫQ7X\QKLrQNKLKRҥWÿӝng ӣ công suҩt cao, hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ DCM gây ra các tҳc nghӁQGzQJÿLӋn trên linh kiӋQÿLӋn tӱ Vì thӃ, chӍ có chӃ ÿӝ CCM là phù hӧp cho ӭng dөng công suҩt lӟQQKѭEӝ sҥc tích hӧp
Hình 3 3 Cҩu hình PFC trong bӝ sҥc tích hӧp
Hình 3.4-3.6 thӇ hiӋn các chӃ ÿӝ dүn cӫa bӝ WăQJiSNKLÿLӇu khiӇn theo kӻ thuұt dòng trung bình
Hình 3 4 DҥQJVyQJGzQJÿLӋn khi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ CCM
Hình 3 5 DҥQJVyQJGzQJÿLӋn khi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ DCM
Hình 3 6 D̩QJVyQJGzQJÿL n khi ho̩Wÿ͡ng ͧ ch͇ ÿ͡ CRM
MҥFK3)&WKѭӡng hoҥWÿӝng ӣ tҫn sӕ rҩt FDRÿӇ tӕLѭXKyDNtFKWKѭӟc linh kiӋn và nhiӉXÿLӋn tӯ (EMI) Tҫn sӕ ÿyQJFҳt cӫa mҥFKWKѭӡng phҧi nhӓ KѫQN+]KRһc lӟn KѫQN+]YuNKLÿyQJFҳt ӣ dҧi tҫn sӕ tӯ N+]ÿӃQN+]NtFKWKѭӟc cӫa các linh kiӋn lӑc EMI cҫn thiӃt sӁ lӟn [9].
Conventional Boost PFC
Bӝ chuyӇQÿәi conventional boost PFC gӗm mӝt bӝ chӍQKOѭXFҫu diode theo sau là bӝ WăQJiSPӝWJLDLÿRҥn Nó dӉ dàng thiӃt kӃÿѭӧc sӱ dөng rӝng rãi trong phҫn lӟn các ӭng dөng không yêu cҫu quá cao vӅ mһt kӻ thuұt Bӝ 3)&WKѭӡQJÿѭӧc thiӃt kӃ ÿһt ӣ ngõ vào cӫa bӝ nguӗQÿӇ WăQJKӋ sӕ công suҩW.KyDÿyQJFҳt cӫa bӝ chuyӇQÿәLÿѭӧc ÿLӅu khiӇQÿӇ duy trì hҵng sӕ ÿLӋn áp tҥi ngõ ra và giҧm gӧQGzQJÿLӋn gây ra bӣi bӝ chuyӇQÿәLĈLӋQiSQJ}UDÿѭӧFÿLӅu khiӇn bҵQJFiFKWKD\ÿәLÿӝ lӟn chu kì nhiӋm vө cӫD[XQJÿLӅu khiӇn Trong cҩu hình này có thӇ sӱ dөng diode mҳc song song vӟi khóa bán dүn trên mҥFKÿӇ ÿҥWÿѭӧc công suҩt tӕLÿDYjJLҧm thiӇu tәn thҩWÿyQJFҳt trên mҥch
Hình 3 8 Cҩu hình Boost PFC cҧi tiӃn vӟi hai MOSFET mҳc song song Mҳc song song nhiӅu MOSFET sӁ giúp mҥch hoҥWÿӝng hiӋu quҧ ӣ công suҩt cao Bӣi vì khi các MOSFET Qj\ ÿѭӧF ÿyQJ FҳW ÿӗng thӡL GzQJ ÿLӋQ ÿL TXD Pӛi MOSFET sӁ giҧm xuӕng mӝt nӱa nӃu là mҳc song song hai MOSFET Mҳc song song nhiӅu MOSFET FNJQJJL~SFҧi thiӋn tәn thҩt do nhiӋWYuGzQJÿLӋQÿѭӧc phân tán rӝng ra Các mosfet sӱ dөng trong cҩu hình này phҧLFyFQJÿһc WtQKÿLӋn và có cҧm kháng thҩp.
Interleaved Boost PFC
Bӝ Interleaved PFC bao gӗm mӝt cҫu diode theo sau là hai bӝ PFC mҳc song song hoҥWÿӝng lӋch pha nhau 180 0 ÿӇ triӋt tiêu dòng gӧn Quá trình triӋt tiêu các gӧn dòng ÿLӋQÿҥt hiӋu quҧ cao nhҩt khi hai bӝ PFC hoҥWÿӝng ӣ 50% chu kǤ nhiӋm vө Các thành phҫn trong mҥch không thӇ ÿyQJFҳt chính xác theo mӛLSKDGRÿyYLӋc triӋt tiêu hoàn toàn 100% gӧn là không thӇ Cҩu hình PFC xen kӁ giúp cҧi thiӋQÿLӋQÿӝ gӧQGzQJÿLӋn trên tө QJ}UDQKѭOjPӝWWtQKQăQJFӫa quá trình vұn hành Khi chu kǤ nhiӋm vө thay ÿәi tӯ 0% ÿӃQGzQJÿLӋn trên tө ÿѭӧc giӳ gҫQQKѭNK{QJÿәi
Hình 3 9 Cҩu hình Interleaved boost PFC
Cҩu hình Interleaved PFC WKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөng rӝng rãi cho các bӝ nguӗn có công suҩt tӯ WUXQJEuQKÿӃn lӟn (>500W) VӅ mһt lý thuyӃt, có thӇ mҳc xen kӁ nhiӅu bӝ PFC cho mӝt bӝ nguӗn, tuy nhiên thông dөng nhҩt vүn là cҩu hình hai bӝ PFC mҳc song song QKѭKuQK9ӟi cҩu hình PFC hai pha, hai khóa bán dүQÿyQJFҳt luân phiên nhau dүQÿӃn hai bӝ PFC hoҥWÿӝQJQJѭӧc pha nhau (lӋch pha 180 0 'RÿyWҫn sӕ ÿyQJFҳt cӫa mӛi khóa bán dүQFNJQJOjPӝt nӱa tҫn sӕ hoҥWÿӝng cӫa mҥch Hình 3.10 (a) và hình 3.10 (b) thӇ hiӋQKѭӟQJÿLFӫDGzQJÿLӋn trong mҥFK3)&NKLÿLӋQiS$&QJ}YjRÿDQJӣ nӱDFKXNuGѭѫQJ+uQK 3.10 (c) và hình 3.10 (d) thӇ hiӋn hѭӟQJÿLFӫDGzQJÿLӋn khi ÿLӋQiS$&QJ}YjRÿDQJӣ nӱa chu kǤ âm Hình thӇ hiӋn dҥng sóng cӫDGzQJÿLӋn trong mҥFK'zQJÿLӋn ngõ vào luôn bҵng tәQJGzQJÿLӋQÿLӋn qua hai cuӝn cҧm trên hai nhánh (L1và L2) Do các gӧQGzQJÿLӋn ӣ ngõ vào cӫa hai cuӝn cҧm QJѭӧc pha tӵ triӋt tiêu lүQQKDXQrQÿӝ gӧQGzQJÿLӋn trên mӛi cuӝn cҧPFNJQJQKӓ9jGRGzQJÿLӋQÿL qua hai cuӝn cҧm nên cҩXKuQKQj\FNJQJJLҧm tәn thҩWQăQJOѭӧng do tҧn nhiӋt giӕng QKѭFҩu hình hai mosfet mҳc song song, tӯ ÿyFҩXKuQKQj\ÿѫQJLҧn hóa viӋc thiӃt kӃ tҧn nhiӋt cho mҥch
Do hai mosfet hoҥWÿӝQJÿӝc lұp vӟLQKDXQrQNK{QJJk\NKyNKăQWURQJYLӋc lӵa chӑn mosfet phù hӧp Tҫn sӕ ÿyQJFҳt cӫa mӛi nhánh PFC bҵng mӝt nӱa tҫn sӕ ÿyQJ cҳt cӫa mҥFKGRÿyWәn thҩt trên mӛLPRVIHWFNJQJJLҧm mӝt nӱa
6DXÿk\OjPӝt sӕ WtQKQăQJFKtQKFӫa cҩu hình PFC xen kӁ: x 'Rÿһc tính cӫa cҩu hình xen kӁ giúp giҧPÿӝ lӟn cӫa gӧQGzQJÿLӋn, giҧm (0,YjNtFKWKѭӟc bӝ lӑc ngõ vào x Tәn thҩt trên chӍQKOѭXFҫXGLRGHWѭѫQJWӵ QKѭWәn thҩt trên cҩXKuQK3)&Fѫ bҧn x Cҩu hình này có lӧi thӃ trong giҧm tәn thҩt trên cuӝn cҧm x Cuӝn cҧPFyNtFKWKѭӟc bҵng mӝt nӱa cuӝn cҧm trên cҩXKuQK3)&FѫEҧn
Hình 3 10 Các chӃ ÿӝ hoҥWÿӝng cӫa cҩu hình Interleaved PFC
Hình 3 11 DҥQJVyQJGzQJÿLӋn cӫa mҥch Interleaved PFC
Cҩu hình Bridgeless PFC
Trong cҩu hình này, bӝ chӍQKOѭXEҵng cҫXGLRGHÿmÿѭӧc loҥi bӓ Vӏ trí cӫa cҫu GLRGHÿѭӧc thay bҵng hai diode tҫn sӕ cao, cùng hai khóa bán dүn MOSFET và mӝt cuӝn cҧPQKѭKuQK7URQJFҩu hình PFC xe kӁ Yj3)&FѫEҧn thì các diode chӍQKOѭX luôn dүQGRÿyJk\UDWәn thҩt truyӅn dүn lӟn Nhӳng tәn thҩt truyӅn dүQQKѭKDLFҩu hình nêu trên sӁ không xuҩt hiӋn trên cҩu hình Bridgeless PFC
Hình 3 12 Cҩu hình Bridgeless PFC Hình 3.12 trình bày cҩXKuQKFѫEҧn cӫa mӝt mҥFK%ULGJHOHVV3)&YjKѭӟQJÿL cӫDGzQJÿLӋn trong hai nӱa chu kì cӫDÿLӋn áp AC ngõ vào Khi nguӗn AC ӣ nӱa chu NuGѭѫQJGzQJÿLӋQÿLWӯ nguӗn qua cuӝn cҧm L1, lúc này Q1 hoҥWÿӝng vӟi vai trò mӝt NKyDÿyQJFҳWÿӇ ÿLӅu khiӇn mҥch và diode D1 hoҥWÿӝQJQKѭPӝt diode chӍQKOѭXQJ} ra Trong suӕt nӱa chu kì này, Q2 hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ chӍQKOѭXÿӗng bӝ nhҵm chӍnh OѭXQJXӗQ$&QJ}YjR7ѭѫQJWӵ, ӣ nӱa chu kǤ âm thì Q2, D3 giӳ YDLWUzÿyQJFҳt mҥch, Q1 giӳ vai trò chӍQKOѭX6ӵ khác nhau vӅ tәn thҩWÿLӋQQăQJJLӳa mҥFK3)&Fѫ bҧn, Interleaved PFC và mҥch Bridgeless PFC chính là sӵ khác nhau giӳDÿLӋQiSUѫL trên hai diode chӍQKOѭX9F) ӣ cҩXKuQK3)&FѫEҧQYjÿLӋQiSUѫLWUrQPRVIHW9DS(ON)) dây ra bӣi RDS trên mӝt MosIHW7K{QJWKѭӡng, tәn thҩt gây ra bӣLÿLӋQiSUѫLWUrQ0RVIet sӁ nhӓ KѫQQKLӅu so vӟLÿLӋQiSUѫLWUrQGLRGH'RÿyFҩu hình Bridgeless PFC có thӇ cҧi thiӋn tәn thҩt tӕWKѫQKDLFҩXKuQKÿmWUuQKEj\&yWKӇ sӱ dөng mӝt cuӝn cҧm cho cҩu hình Bridgeless thay vì hai cuӝQ/Yj/QKѭVѫÿӗ trên Tuy nhiên sӱ dөng hai cuӝn cҧPÿӇ giҧm sӵ SKyQJÿLӋn lúc cҩSÿLӋn cho mҥch tӯ ә cҳm
Cҩu hình Bridgeless PFC gһp các vҩQÿӅ bҩt lӧi vӅ EMI Bên cҥQKÿyGzQJÿLӋn ngõ vào dҥng thҧ nәi nên không thӇ hӗi tiӃSÿLӋn áp ngõ vào mà không dùng biӃn áp hoһFRSWR'RÿyÿӇ ÿRÿѭӧFGzQJÿLӋn ngõ vào, cҫn sӱ dөng mҥch phӭc tҥSÿӇ ÿRULrQJ
Cҩu hình chuyӇQÿәi DC-DC
Giӟi thiӋu bӝ chuyӇQÿәi DC-DC trong bӝ sҥc
Ngõ ra cӫa bӝ chuyӇQÿәi AC-'&SKtDWUrQOjFKѭDÿӫ ÿӇ sҥFFKR[HÿLӋn, ngõ ra cӫa bӝ AC-DC cҫn phҧi tiӃp tөc qua mӝt bӝ chuyӇQÿәi nӳa mӟLFyÿѭӧFGzQJÿLӋn mong muӕn cho quá trình sҥc pin Bӝ chuyӇQÿәi DC-DC thì có nhiӅu cҩXKuQKÿӇ lӵa chӑn Có thӇ chia thành hai loҥi là có cách ly và không cách ly Buck, Boost, Buck-boost, Cuk là nhӳng cҩu hình chuyӇQÿәi DC không cách ly Fly-back, Push- pull, Half Bridge(HB), Full Bridge (FB), Phase Shift Full Bridge (PSFB), Resonant Converter (RC) là nhӳng cҩu hình khҧ thi cho bӝ chuyӇQÿәi DC cách ly
Trên [HÿLӋn, cách ly giӳDÿLӋn áp cao YjÿLӋn áp thҩp là cҫn thiӃt cho sӵ an toàn cӫa QJѭӡi dùng vì vұy cҩXKuQKFiFKO\WKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөng Lӵa chӑn cҩu hình phù hӧp là quá trình quan trӑng trong thiӃt kӃ bӝ DC cách ly Lӵa chӑn cҩXKuQKWKѭӡng dӵa vào công suҩt ngõ ra cӫa bӝ sҥc 'ѭӟLÿk\sӁ trình bày mӝt sӕ cҩu hình DC-DC cách ly phә biӃn có thӇ ӭng dөng trong bӝ sҥc tích hӧp
Bӝ chuyӇQÿәi Flyback
Bӝ chuyӇQÿәi )O\EDFNQKѭWURQJKuQK3.13 WKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөng trong các ӭng dөng chuyӇQÿәLWăQJiS Khi mà cҫn chuyӇQÿәi mӭFÿLӋn áp vӟi tӍ lӋ chuyӇQÿәi lӟn, bên cҥnh viӋc sӱ dөng các máy biӃQ iS QJѭӡi ta có thӇ lӵa chӑn sӱ dөng cҩu hình flyback Vӟi các ӭng dөng công suҩt lӟn, các biӃn áp trong cҩu hình flyback cҫn phҧi có khe hӣ không khí lӟQKѫQÿӇ OѭXWUӳ QăQJOѭӧng Các khe hӣ không khí quá lӟn sӁ dүQÿӃn suy giҧPÿӝ tӵ cҧPWK{QJOѭӧng rò rӍ lӟn tӯ ÿyGүQÿӃn suy giҧm hiӋu suҩt chuyӇQÿәLQăQJOѭӧng cӫa mҥch Bӝ chuyӇQÿәi Flyback có mӝt sӕ ѭXÿLӇPQKѭÿiS ӭng nhanh, cҩu hình không quá phӭc tҥp, KѫQQӳa hiӋu suҩt cӫa cҩXKuQKFNJQJÿѭӧc WăQJFѭӡng nhӡ quá trình ZVS (Zero Voltage Switching) [11] ChuyӇn mҥch mӅPFNJQJ có thӇ áp dөng vào mҥch Flyback khi triӇn khai mӝt mҥch kҽSÿLNqPYӟi cҫu hình flyback cӝQJKѭӣQJÿӇ WăQJKLӋu suҩt cӫa mҥch và giҧm dòng gӧn [12]
Hình 3 13 Cҩu hình chuyӇQÿәi Flyback
Cҩu hình chuyӇQÿәi dҥng cҫu là mӝt trong nhӳng cҩu hình chuyӇQÿәi DC-DC sӱ dөng hai hoһc bӕn khóa bán dүQFyÿLӅu khiӇn, ÿӇ truyӅn QăQJOѭӧng qua biӃn áp ӣ tҫn sӕ cao.
Cҩu hình chuyӇQÿәi Half-Bridge
Cҩu hình chuyӇQÿәi DC-DC Half- Bridge ÿѭӧc mô tҧ trong hình 2.14 Cҩu hình half-bridge gӗm hai nӱa cҫXNK{QJÿӕi xӭng mҳc song song nhau ӣ ngõ ra Cҩu hình half-bridge là mӝt trong nhӳng cҩXKuQKÿѭӧFÿLӅu khiӇn bҵng kӻ thuұWWKD\ÿәLÿӝ rӝng xung PWM và có khҧ QăQJFKX\ӇQÿәi ZVS So vӟi các cҩu hình chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣng GQJSKѭѫQJSKiSFKX\Ӈn mҥch mӅm khác cҩu hình chuyӇQÿәi Half-Bridge có nhӳng ÿһFÿLӇm nәi bұt QKѭӭng suҩt GzQJÿLӋn, ÿLӋn áp thҩp, tәn thҩWQăQJOѭӧng thҩp, và tҫn sӕ [XQJÿLӅu khiӇn cӕ ÿӏnh
Hình 3 14 C̭u hình chuy͋Qÿ͝i Half-Bridge
Cҩu hình chuyӇQÿәi Full-Bridge
Cҩu hình chuyӇQÿәi DC-DC sӱ dөng bӕn khóa bán dүQÿѭӧc mҳc theo dҥng cҫu +ÿӇ ÿLӅu khiӇn dòng ÿLӋn qua biӃn iSQKѭKuQK Cҩu hình Full-Bridge là mӝt trong nhӳng cҩu hình phә biӃQWKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ FiFKO\YjWăQJJLҧPÿLӋn áp Cҩu KuQKFѫEҧn gӗm bӕn khóa bán dүn có thӇ là Mosfet, Transistor, IGBT BiӃn áp vӯa ÿyQJYDLWUzFiFKO\YӯDJL~SWăQJJLҧPÿLӋn áp Cҩu hình Full-Bridge có nhӳQJѭX ÿLӇPQKѭFyGҧLÿLӋn áp ngõ vào và ngõ ra lӟn, mұWÿӝ QăQJOѭӧng cao và hiӋu suҩt cao Tuy nhiên cҩXKuQKQj\FNJQJFyQKӳQJQKѭӧFÿLӇPQKѭtәn thҩWQăQJOѭӧng do dòng ÿLӋn tӵ GRÿLӅu khiӇn phӭc tҥSKѫQFҩu hình half-EULGJHJLiWKjQKFDRKѫLNKLVRViQK vӟi các cҩu hình khác do sӱ dөng nhiӅu linh kiӋQKѫQ
Cҩu hình Phase-Shift Full Bridge (PSFB)
CҩXKuQK36)%QKѭKuQh 3.16 ÿѭӧc sӱ dөng phә biӃn cho các bӝ DC-DC công suҩt cao ĈLӋQiSQJ}UDÿѭӧFÿLӅu khiӇQWKHRKDLSKѭѫQJSKiSÿLӅu chӃ ÿӝ rӝng xung (PWM) hoһc dӏch pha CҩXKuQK3)6%WѭѫQJWӵ QKѭFҩu hình Full-%ULGJHQKѭQJWKrP phҫQÿLӅu khiӇn chuyӇQÿәi dӏch pha
Cҩu hình PSFB có nhӳQJWtQKQăQJQәi bұWQKѭÿyQJFҳt mӅm (Soft Switching) ÿӕi vӟi các khóa bán dүn ӣ cuӝQVѫFҩp, giҧi thuұWÿLӅu khiӇQÿѫQJLҧn, giҧm áp lӵc GzQJÿLӋn trên thiӃt bӏ CҩXKuQK3)6%WKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөng cho các ӭng dөng có công suҩWWUXQJEuQKYjFDRQKѭFiFKӋ thӕQJQăQJOѭӧng tái tҥo, các bӝ nguӗn viӉn thông, nguӗn cho máy chӫ và các hӋ thӕng sҥc pin
Hình 3 16 Cҩu hình Phase-Shift Full Bridge
Bӝ chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣng
Cҩu hình chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣng có nhiӅu dҥQJNKiFQKDXErQGѭӟi sӁ trình bày cҩu hình tәng quát cӫa mӛi mҥFKѭXQKѭӧFÿLӇm cӫa mҥch Các mҥch khác nhau chӫ yӃu ӣ phҫn mҥch cӝQJKѭӣng Hình 3.17 WUuQKEj\Vѫÿӗ khӕi cӫa mӝt bӝ chuyӇQÿәi DC-DC theo cҩu hình cӝQJKѭӣng
Hình 3 17 6ѫÿӗ khӕi mҥch chuyӇQÿәi DC-DC cӝQJKѭӣng
Full Bridge Series Resonant Converter (FB-SRC)
Trong bӝ chuyӇQÿәi cӝng Kѭӣng nӕi tiӃp, phҫn mҥch cӝQJKѭӣQJÿѭӧc tҥo thành bӣi cuӝn cҧm (Lr) và tө ÿLӋn (Cr) mҳc nӕi tiӃp tҥo thành khӕi cӝQJKѭӣng QKѭWURQg hình 3.18
Hình 3 18 Cҩu hình Full Bridge Resonant Converter
Bӝ cӝQJKѭӣng mҳc nӕi tiӃp vӟi tҧLGRÿyKRҥWÿӝQJQKѭPӝt bӝ FKLDiSĈӝ lӧi lӟn nhҩt cӫa bӝ chia áp là tҥi tҫn sӕ cӝQJKѭӣng, tҥLÿyWUӣ kháng cӫa bӝ cӝQJKѭӣng là thҩp nhҩWĈӝ lӧi cӫa bӝ cӝQJKѭӣQJÿѭӧFFKLDWKjQKKDLYQJWKHRSKѭѫQJWKҷQJÿӭng vӟi ranh giӟi là tҥi tҫng sӕ cӝQJKѭӣQJQKѭKuQK.19 Khi tҫn sӕ ÿyQJFҳWFDRKѫQWҫn sӕ cӝQJKѭӣng, bӝ chuyӇQÿәi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ 9QJQj\ÿѭӧc lӵa chӑn là vùng hoҥWÿӝng cho bӝ chuyӇQÿәi DC-DC Khi tҫn sӕ ÿyQJFҳt thҩSKѫQWҫn sӕ cӝng Kѭӣng bӝ chuyӇQÿәi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ ZCS
Hình 3 19 Ĉӝ lӧi cҩu hình FB-SRC tҥi các giá trӏ Q khác nhau
Cҩu hình SRC có nhӳQJѭX QKѭӧFÿLӇPQKѭVDX:
.K{QJFyÿLӋn áp ngõ ra khi không có tҧi là mӝt trong nhӳng bҩt lӧi cӫa cҩu hình SRC Bӝ chuyӇQÿәi này chӍ phù hӧp vӟi các ӭng dөng không yêu cҫXÿLӋn áp ngõ ra khi hoҥWÿӝng không tҧi Ĉӕi vӟi các ӭng dөng FyÿLӋn áp ngõ ra thҩp và GzQJÿLӋn cao thì bӝ chuyӇQÿәi Qj\FNJQJNK{QJSKKӧSGRÿӝ gӧn cӫDÿLӋn áp DC ngõ ra lӟn cҫn phҧi có các bӝ lӑc '&ÿLNqP
Cҩu hình cӝQJKѭӣng nӕi tiӃp phù hӧp hoҥWÿӝng vӟi các ӭng dөng full-bridge công suҩt cao bӣi vӏ tө ÿLӋn (Cr) ӣ mҥFKVѫFҩSÿyQJYDLWUzQKѭWө chһn DC ngõ vào Cҩu hình này cho hiӋu suҩt cao, ít tәn thҩt trên các thành phҫn công suҩt cӫa mҥch.
Parallel Resonant Converter (PRC)
Trong cҩu hình này bӝ chuyӇQÿәLÿѭӧc gӑi là bӝ chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣng song song bӣi vì tҧi mҳc song song vӟi tө cӝQJKѭӣQJ&UQKѭKuQK Tuy nhiên toàn bӝ khӕi cӝQJKѭӣng thì vүn mҳc nӕi tiӃp vӟi tҧi
Hình 3 20 Cҩu hình Parallel Resonant Converter
&NJQJJLӕQJQKѭEӝ chuyӇQÿәi SRC bӝ chuyӇQÿәL35&ÿҥWÿѭӧc ZVS khi tҫn sӕ ÿyQJFҳWFDRKѫQWҫn sӕ cӝQJKѭӣng, và bӝ chuyӇQÿәLQj\FNJQJÿѭӧc thiӃt kӃ ÿӇ hoҥt ÿӝng ӣ ĈӇ GX\WUuÿLӋQiSÿҫu ra cӕ ÿӏnh thì không cҫQÿyQJFҳt ӣ tҫn sӕ cao PRC không gһp vҩQÿӅ khi hoҥWÿӝng vӟi tҧi nhӓ hoһc vùng hoҥWÿӝng bӏ giӟi hҥn Khi tҫn sӕ hoҥWÿӝQJFDRKѫQWҫn sӕ cӝQJKѭӣng bӝ chuyӇQÿәi có thӇ ÿLӅu khiӇQÿѭӧFÿLӋn áp ngõ ra ӣ ÿLӅu kiӋn không tҧL4 QKѭKuQh 3.21
Hình 3 21 Ĉӝ lӧi cҩu hình PRC Cҩu hình PRC có nhӳQJѭXQKѭӧFÿLӇPQKѭVDX:
_ Các tәn thҩt truyӅn dүn gҫQQKѭNK{QJÿәi trong cҩXKuQKQj\GRGzQJÿLӋn qua khӕi cӝQJKѭӣQJÿѭӧc giӳ cӕ ÿӏnh và tҫn sӕ WKD\ÿәLÿӇ ÿLӅu khiӇQÿLӋn áp ngõ ra
_ Cҩu hình này phù hӧp vӟi các ӭng dөng có dҧLÿLӋQiSÿҫu vào hҽp, tҧi cӕ ÿӏQKYjOX{QGX\WUuÿLӇm làm viӋc ӣ gҫn công suҩt thiӃt kӃ tӕLÿD
_ Cҩu hình PRC phù hӧp vӟi các ӭng dөQJFyÿLӋn áp ngõ ra thҩp và dòng ÿLӋQQJ}UDFDR'zQJÿLӋn bӏ giӟi hҥn bӣi cuӝn cҧPGRÿyFҩu hình PRC phù hӧp vӟi các ӭng dөng yêu cҫu ngҳn mҥch cao.
Series Parallel Resonant Converter (SPRC)
Tәng hӧp cӫa cҩu hình SRC và cҩu hình PRC tҥo ra mӝt cҩu hình chuyӇQÿәi DC-DC tӕWKѫQYjORҥi bӓ nhӳQJQKѭӧFÿLӇm cӫa hai cҩXKuQKÿmÿӅ cұp Cҩu hình này cҫn phҧi có các linh kiӋn cӝQJKѭӣng tӕLѭXKRҥWÿӝQJÿѭӧc ӣ dãi tҫn sӕ rӝng Cҩu hình Qj\FNJQJÿҥWÿѭӧc ZVS khi hoҥWÿӝng ӣ tҫn sӕ FDRKѫQWҫn sӕ cӝQJKѭӣng Tҫn sӕ cӝng Kѭӣng càng cao thì hiӋu suҩt cӫa mҥFKFjQJWăQJ
Hình 3 22 6ѫÿӗ khӕi cҩu hình SPRC Cҩu hình SPRC có nhӳng ѭXQKѭӧFÿLӇPQKѭVDX:
_ Cҩu hình SPRC hoҥWÿӝQJÿѭӧc ӣ chӃ ÿӝ không tҧi khi tө Cpr không quá nhӓ, mӝt trong nhӳng bҩt lӧi lӟn cӫa cҩXKuQK65&ÿmÿѭӧc loҥi bӓ
_ 'zQJÿLӋn tuҫQKRjQNK{QJÿәi, mӝt trong nhӳQJQKѭӧFÿLӇm cӫa cҩu hình 35&FNJQJÿmÿѭӧc loҥi bӓ
_ Tәn thҩWÿyQJ cҳWWăQJNKLÿLӋn áp ngõ vào cao và khoҧQJWKD\ÿәi rӝng Tәn thҩWÿyQJFҳt vүn là mӝt trong nhӳng bҩt lӧLWѭѫQJWӵ QKѭQKӳng bӝ chuyӇn ÿәi PWM ӣ ÿLӋn áp cao.
Full Bridge LLC Resonant Converter
Ĉһc tính hoҥWÿӝt cӫa cҩu hình LLC thì khác nhiӅu so vӟi cҩu hình SPRC mһc dù cҧ hai cҩu hình có các thành phҫn tӯ cҧm gҫn giӕQJQKDXQKѭWURQJKuQK30 Ba thành phҫn cӝQJKѭӣng cӫa cҩu hình LLC gӗm (Lr, Cr và Lm) và hai tҫn sӕ cӝng Kѭӣng khác nhau Tҫm sӕ cӝQJKѭӣng thҩp sinh ra bӣi Cr và Lm + Lr, tҫn sӕ cӝng Kѭӣng cao sinh ra bӣi Cr và Lr
Hình 3 24 Cҩu hình Full Bridge LLC
Hình 3 25 Ĉӝ lӧi cҩu hình Full Bridge LLC Nhìn vào hình 3.25 có thӇ dӉ dàng nhұn thұn khi tҧi nhҽ ÿӍnh sӁ di chuyӇn vӅ phía f1, và khi tҧi nһQJÿӍnh sӁ di chuyӇn vӅ phía f0 So sánh hoҥWÿӝng cӫa cҩu hình này có thӇ thҩy, cҩu hình này hoҥWÿӝng giӕng PRC khi tҧi nhҽ và gҫn giӕng SRC khi tҧi nһQJĈӝ lӧi thì không giӕng %XFNFNJQJNK{QJJLӕQJ%RRVWFyQJKƭa là bӝ buck- boost
Có thӇ thҩy hình 3.25 chia thành ba vùng:
Vùng 1: Tҫn sӕ ÿyQJFҳWFDRKѫQIr19QJQj\ÿҥWÿѭӧFYjFNJQJWѭѫQJ tӵ QKѭYQJKRҥWÿӝng cӫa cҩu hình SRC
Vùng 2: Nҵm giӳa fr1 và fr2 là khu vӵc cӫa nhiӅu bӝ cӝQJKѭӣng Dӵa vào tҧi ngõ ra bӝ chuyӇQÿәi có thӇ hoҥWÿӝQJGѭӟLÿLӅu kiӋn ZVS hoһc ZCS.4
Vùng 3: ChӍ có ZCS trong vùng quá tҧi này
Nhìn chung, cҩu hình cӝQJKѭӣQJ//&ÿѭӧc thiӃt kӃ hoҥWÿӝng ӣ vùng 1 và vùng
2 bӣi vì có thӇ ÿLӅu chӍnh ngõ ra và hoҥWÿӝQJĈӇ ÿҧm bҧo hoҥWÿӝng ZVS, dҧi hoҥWÿӝng cӫa bӝ chuyӇQÿәi phҧi ӣ WUrQIUYj/U&Uÿѭӧc lӱa chӑQÿӇ ÿiSӭng tҧi nһng
Lm ÿѭӧc lӵa cho dӵa trên khoҧng tҫn sӕ ÿyQJFҳt và dòng tҳt cӫa MOSFET Vӟi Lm nhӓ thì dҧi hoҥWÿӝng sӁ rӝng hѫQ7X\QKLrQGzQJWҳt cӫD026)(7FNJQJFDRKѫQWӯ ÿy Jk\WăQJWәn thҩWÿyQJFҳt ĈLӇm hoҥWÿӝng hiӋu quҧ nhҩWOjÿӇ cho bӝ cӝQJKѭӣng LLC hoҥWÿӝng ӣ tҥi tҫn sӕ cӝQJKѭӣng fr1, tҥLÿyWәn thҩWÿyQJFҳWYjGzQJÿLӋn tuҫQKRjQÿѭӧc cҧi thiӋQĈӇ GX\WUuÿLӇu chӍQKÿLӋn áp ngõ ra khi tҧLYjÿLӋQiSYjRWKD\ÿәi, tҫn sӕ hoҥWÿӝQJÿѭӧc ÿLӅu chӍnh HoҥW ÿӝng ZVS cӫa Mosfet thì ҧQK Kѭӣng rât lӟQ ÿӃn hiӋu suҩt cӫa bӝ chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣng LLC ѬXYjQKѭӧFÿLӇm cӫa cҩu hình cӝQJKѭӣng LLC: x 1J}UDÿѭӧFÿLӅu khiӇn dӵa trên sӵ WKD\ÿәi tҫn sӕ ÿyQJFҳt x ZVS cho tҩt cҧ các phҥm vi tҧi, tӯ ÿyJây ra tәn thҩWÿyQJFҳWtWKѫQ x Các thành phҫn tӯ WtQKÿѭӧc tích hӧp vào lӛi tӯĈӝ tӵ cҧm rò rì tӯ máy biӃn áp có thӇ tham gia vào hoҥWÿӝng cӝQJKѭӣng cӫa mҥch
NhiӅu biӃn thӇ ÿѭӧFÿӇ xuҩWÿӅ WăQJNKҧ QăQJFӫa bӝ chuyӇn ÿәLQKѭZVS PWM ba bұFÿLӅu khiӇn cuӝn thӭ cҩp) Tuy nhiên, cҩu hình Full-EULGJHWKuÿѭӧc sӱ dөng nhiӅu nhҩt Có thӇ WKXÿѭӧFGzQJÿLӋn thұm vӟi cҩu hình này khi hoҥWÿӝng ӣ ӭng dөQJÿLӋn áp cao Cҩu hình này cNJQJÿѭӧFÿӅ xuҩWÿLNqPPӝt bӝ chӍQKOѭXWRjQFҫu ӣ cuӝn thӭ cҩSÿӇ giҧm tәn thҩt chӍQKOѭXÿӗng bӝ
Qua phân tích các cҩu hình chuyӇQÿәi DC-DC có thӇ dӉ dàng thҩy rҵng do yêu cҫu vӅ mұWÿӝ QăQJOѭӧng cao cӫa bӝ sҥc tích hӧp, nên các cҩu hình Half-Bridge sӁ không phù hӧSÿӇ ӭng dөng trên mҥch sҥc tích hӧp do mұWÿӝ QăQJOѭӧng bҵng mӝt nӱa so vӟi các cҩu hình full bridge Bҧng 3.3 so sánh hiӋu suҩt giӳa các cҩu hình full bridge có thӇ sӱ dөng trên bӝ sҥc tích hӧp
Resonant 3KѭѫQJSKiS ÿLӅu khiӇn PWM PWM PFM PFM
Bҧo vӋ khi ngҳn mҥch Kém Kém Tӕt Tӕt
Cao Thҩp, ZVS Thҩp, ZVS Thҩp, ZVS
Tәn thҩt trên diode cuӝn thӭ cҩp
Cao Thҩp, ZCS Cao Thҩp, ZCS
Sóng hài Cao Thҩp Thҩp Thҩp
Khҧ QăQJÿLӅu chӍQKÿLӋn áp khi tҧi nhҽ
Bҧng 3 3 So sánh các cҩu hình DC-DC cho bӝ sҥc tích hӧp
3.5 Giҧi thuұt ÿLӅu khiӇn sҥc cho pin lithium-ion
Hình 3 26 Bi͋Xÿ͛ s̩c cho pin lithium-ion
.KLÿLӋQiSWUrQPӛLYLrQSLQQKӓKѫQ9WӭFOjO~FQj\YLrQSLQJҫQQKѭ FҥQNLӋWWKuNK{QJWKӇVҥFYӟLGzQJÿLӋQOӟQ VӁҧQKKѭӣQJÿӃQWXәLWKӑYjGXQJOѭӧQJ SLQ/~FQj\GzQJÿLӋQFyWKӇVҥFWӕLÿDÿӕLYӟLSLQOjGXQJOѭӧQJSLQYtGөYLrQ SLQFyGXQJOѭӧQJP$KWKuGzQJÿLӋQVҥFWӕLÿDOjP$
Khi YLrQSLQÿҥWÿѭӧFPӭF ÿLӋQiSWUrQ9O~FQj\VӁFKX\ӇQVDQJWUҥQJ WKiLVҥFGzQJ*LDLÿRҥQQj\VӁJL~SQҥSGXQJOѭӧQJSLQGzQJVҥFVӁÿѭӧFJLӳ NK{QJ ÿәL WURQJ JLDL ÿRҥQ Qj\ WK{QJ WKѭӡQJ Oj & QӃX YLrQ SLQ Fy GXQJ OѭӧQJ P$KWKuGzQJVҥFVӁOj$7KӡLJLDQVҥF ÿҫ\WURQJJLDLÿRҥQQj\VӁSKөWKXӝF YjRGXQJOѭӧQJSLQ
Khi viên SLQÿҥWÿӃQÿLӋQiSQJѭӥQJWҥL7WѭѫQJÿѭѫQJ9/~FQj\ÿLӋQ iSVҥFFKRYLrQSLQVӁJLӳNK{QJÿәLYjGzQJÿLӋQVҥFVӁJLҧPGҫQWKӡLJLDQVҥFYӟL ÿLӋQ iSFӕÿӏQKWKѭӡQJNpRGjLNKRҧQJKJL~SFKRYLrQSLQQҥSÿҫ\GXQJOѭӧQJ +RһFFyWKӇVҥFYӟLÿLӋQiSNK{QJÿәLFKRÿӃQNKLGzQJVҥF&
.KLVҥFÿӃQ7YLrQSLQNK{QJFzQQKұQGzQJÿLӋQWӯEӝVҥFO~FQj\EӝVҥFVӁFKX\ӇQ VDQJWUҥQJWKiLFKӡÿӇEҳWÿҫXPӝWFKXNǤVҥFPӟL
C+ѬѪ1*,9: TÍNH TOÁN THÔNG SӔ CHO MҤCH SҤC TÍCH HӦP
Thông sӕ Gía trӏ ĈLӋn áp vào (V RMS ) 220V AC
THD và PF THD0.99 ĈLӋn áp ngõ ra 700V DC
Công suҩt ngõ ra 7.4kW
4.2 Tính toán thông s ͙ cho b ͡ PFC
4.2.1 giӟi thiӋu cҩu hình Interleaved Boost PFC
Cҩu hình interleaved boost PFC gӗm hai nhánh mҳFVRQJVRQJYjFyNtFKWKѭӟc nhӓ KѫQNKLso vӟi cҩu hình mӝt nhánh cùng công suҩWNtFKWKѭӟFFNJQJOjPӝt trong nhӳng cҧn trӣ lӟn trong thiӃt kӃ1KѭWURQJWKLӃt kӃ cho bӝ sҥc tích hӧp 7.4kW trong luұQYăQ này sӁ gӗm hai nhánh PFC mӛi nhánh công suҩWN:+ѭӟng tiӃp cұQQj\PDQJÿӃn nhiӅu lӧLtFKQKѭGӉ dàng triӇn khai vào thiӃt kӃ, sӱ dөng linh kiӋQFyNtFKWKѭӟc nhӓ FNJQJGӉ GjQJKѫQNKLWKLӃt kӃ tҧn nhiӋt cho mҥch
Ngoài ra, cҩu hình Interleaved giúp mӣ rӝng công suҩt hoҥWÿӝng khi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ CRM (Critical Conduction Mode) mӝt trong nhӳng chӃ ÿӝ tӕLѭXYӅ hiӋu suҩt và chi SKt+ѫQQӳa, khi hai nhánh hoҥWÿӝQJQJѭӧc pha nhau, dòng gӧn sinh ra trên các nhánh sӁ tӵ triӋt tiêu lүQQKDXĈһc biӋWGzQJÿLӋn ngõ vào sӁ giӕQJQKѭGzQJOLrQWөc, và dòng rms trong các tө ÿLӋn giҧPÿiQJNӇ
Hình 4 1 Cҩu hình Interleaved PFC 6ѫÿӗ nguyên lý cӫa cҩXKuQK,QWHUOHDYHG3)&QKѭWURQJKuQK 4.1 gӗm hai nhánh VRQJVRQJ1KiQKÿҫu tiên có dòng vào Ir1 và dòng ngõ ra ID1, nhánh còn lҥi có dòng vào
Ir2 và dòng ra ID2 'zQJÿLӋQWUrQKDLQKiQKFNJQJWѭѫQJWӵ QKѭGzQJÿLӋn trên các cҩu hình mӝWQKiQKWK{QJWKѭӡng, tuy nhiên, có thӇ thҩy nhӡ hoҥWÿӝQJQJѭӧc pha trên hai nhánh mà tәQJGzQJÿLӋn ngõ vào Iin(total) và tәQJGzQJÿLӋn ngõ ra sau hai diode ID(total) ÿmJLҧPÿiQJNӇ dòng gӧn khi so vӟi cҩu hình mӝWQKiQKWK{QJWKѭӡng
'zQJÿLӋn trên mӛLQKiQKWKuFyÿӝ gӧn khá lӟQQKѭQJFyWKӇ thҩy trong hình 4.2, hoҥWÿӝQJQJѭӧc pha nhau cӫa hai nhánh dүQÿӃn kӃt quҧ dòng tәng sau quá trình PFC Fyÿӝ gӧn rҩt thҩp Thӵc tӃ, sӁ không có dòng gӧn tәng nӃXÿLӋn áp ngõ vào bҵng mӝt nӱDÿLӋQiSQJ}UDTXiWUuQKWăQJiSYjJLҧPiSQKѭQKDXYjÿҥt giá trӏ cӵFÿҥi (100%
GzQJÿLӋn trung bình ± ÿӍQKÿӍnh) khi giá trӏ Vin gҫn bҵng không hoһc gҫn Vout QKѭWURQJ hình 4.3
Hình 4 2 Dòng ngõ vào và dòng trên mӛi nhánh
Hình 4 3 Gía trӏ ÿӍnh- ÿӍnh cӫa gӧQGzQJÿLӋn ngõ vào οூ ሺೖషೖሻ ூ ൌ ൬ଶή ೇ ೇೠ ൰ିଵ ೇ ೇೠ ݂݅ ೠ ͲǤͷ (4.1) οூ ሺೖషೖሻ ூ ൌ ଵି൬ଶǤ ೇ ೇೠ ൰ ଵି ೇ ೇೠ ݂݅ ೠ ൏ ͲǤͷ (4.2)
1KѭWURQJKuQK 4.4, vүn ӣ chӃ ÿӝ CRM, lӋch pha 180 0 giҧm các gӧn cӫa dòng ac qua KDLQKiQKÿӃn tө ÿLӋn và tҧi (ID(total) QKѭKuQKĈyOjOêGRYuVDRFҩu hình hai nhánh hoҥWÿӝng tuҫn tӵ+ѫQQӳa, nӃXÿLӋn áp ngõ vào nhӓ KѫQPӝt nӱDÿLӋQiSQJ}UDFNJQJ sӁ không bӏ trùng lұp ӣ quá trình nҥSQăQJOѭӧng trên mӛi nhánh do hai nhánh hoҥWÿӝng QJѭӧFQKDXĈһc tính này giúp giҧPÿiQJNӇ dòng rms trên tө QJ}UDNKLÿLӅu kiӋn dòng vào thҩp và cho các ӭng dөQJÿDGөng, giá thành rҿ và linh hoҥt trong thiӃt kӃ
Trong nhiӅu cҩu hình chuyӇQÿәi (không chӗng lҩn giӳa hai lҫn nҥSQăQJOѭӧng cӫa hai nhánh, giá trӏ cao nhҩt cӫa dòng rms sӁ ÿѭӧc tính theo biӇu thӭc 4.3 ୈሺ୰୫ୱሻ ൌ ට ଵήξଶή ౫౪ మ ଽήή ౙైై ή ౫౪ ή మ (4.3)
Dòng rms giҧm thҩSKѫQNKLVRViQKYӟi cҩXKuQKWK{QJWKѭӡng khi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ CrM
7ѭѫQJWӵ, dòng rms qua tө ÿLӋQFNJQJJLҧm GӍa sӱ vӟi tҧi cӕ ÿӏnh, ta có thӇ xҩp xӍ ÿѭӧc giá trӏ tӕt nhҩt cӫa dòng tҧi thông qua biӇu thӭc 4.4 ܫ ௨௧ሺ௦ሻ ൌ ට ଵήξଶή ೠ మ ଽήగǤ ೌಽಽ ή ೠή ήఎ మ െ ቀ ೠ ೠ ቁ ଶ (4.4) Ĉӕi vӟi các cҩXKuQKWK{QJWKѭӡng thì ICout(rms) sӁ ÿѭӧc tính theo công thӭc 4.5
&iFEѭӟc thiӃt kӃ bӝ PFC 7.4kW
Tính toán thông sӕ cho bӝ PFC
giӟi thiӋu cҩu hình Interleaved Boost PFC
Cҩu hình interleaved boost PFC gӗm hai nhánh mҳFVRQJVRQJYjFyNtFKWKѭӟc nhӓ KѫQNKLso vӟi cҩu hình mӝt nhánh cùng công suҩWNtFKWKѭӟFFNJQJOjPӝt trong nhӳng cҧn trӣ lӟn trong thiӃt kӃ1KѭWURQJWKLӃt kӃ cho bӝ sҥc tích hӧp 7.4kW trong luұQYăQ này sӁ gӗm hai nhánh PFC mӛi nhánh công suҩWN:+ѭӟng tiӃp cұQQj\PDQJÿӃn nhiӅu lӧLtFKQKѭGӉ dàng triӇn khai vào thiӃt kӃ, sӱ dөng linh kiӋQFyNtFKWKѭӟc nhӓ FNJQJGӉ GjQJKѫQNKLWKLӃt kӃ tҧn nhiӋt cho mҥch
Ngoài ra, cҩu hình Interleaved giúp mӣ rӝng công suҩt hoҥWÿӝng khi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ CRM (Critical Conduction Mode) mӝt trong nhӳng chӃ ÿӝ tӕLѭXYӅ hiӋu suҩt và chi SKt+ѫQQӳa, khi hai nhánh hoҥWÿӝQJQJѭӧc pha nhau, dòng gӧn sinh ra trên các nhánh sӁ tӵ triӋt tiêu lүQQKDXĈһc biӋWGzQJÿLӋn ngõ vào sӁ giӕQJQKѭGzQJOLrQWөc, và dòng rms trong các tө ÿLӋn giҧPÿiQJNӇ
Hình 4 1 Cҩu hình Interleaved PFC 6ѫÿӗ nguyên lý cӫa cҩXKuQK,QWHUOHDYHG3)&QKѭWURQJKuQK 4.1 gӗm hai nhánh VRQJVRQJ1KiQKÿҫu tiên có dòng vào Ir1 và dòng ngõ ra ID1, nhánh còn lҥi có dòng vào
Ir2 và dòng ra ID2 'zQJÿLӋQWUrQKDLQKiQKFNJQJWѭѫQJWӵ QKѭGzQJÿLӋn trên các cҩu hình mӝWQKiQKWK{QJWKѭӡng, tuy nhiên, có thӇ thҩy nhӡ hoҥWÿӝQJQJѭӧc pha trên hai nhánh mà tәQJGzQJÿLӋn ngõ vào Iin(total) và tәQJGzQJÿLӋn ngõ ra sau hai diode ID(total) ÿmJLҧPÿiQJNӇ dòng gӧn khi so vӟi cҩu hình mӝWQKiQKWK{QJWKѭӡng
'zQJÿLӋn trên mӛLQKiQKWKuFyÿӝ gӧn khá lӟQQKѭQJFyWKӇ thҩy trong hình 4.2, hoҥWÿӝQJQJѭӧc pha nhau cӫa hai nhánh dүQÿӃn kӃt quҧ dòng tәng sau quá trình PFC Fyÿӝ gӧn rҩt thҩp Thӵc tӃ, sӁ không có dòng gӧn tәng nӃXÿLӋn áp ngõ vào bҵng mӝt nӱDÿLӋQiSQJ}UDTXiWUuQKWăQJiSYjJLҧPiSQKѭQKDXYjÿҥt giá trӏ cӵFÿҥi (100%
GzQJÿLӋn trung bình ± ÿӍQKÿӍnh) khi giá trӏ Vin gҫn bҵng không hoһc gҫn Vout QKѭWURQJ hình 4.3
Hình 4 2 Dòng ngõ vào và dòng trên mӛi nhánh
Hình 4 3 Gía trӏ ÿӍnh- ÿӍnh cӫa gӧQGzQJÿLӋn ngõ vào οூ ሺೖషೖሻ ூ ൌ ൬ଶή ೇ ೇೠ ൰ିଵ ೇ ೇೠ ݂݅ ೠ ͲǤͷ (4.1) οூ ሺೖషೖሻ ூ ൌ ଵି൬ଶǤ ೇ ೇೠ ൰ ଵି ೇ ೇೠ ݂݅ ೠ ൏ ͲǤͷ (4.2)
1KѭWURQJKuQK 4.4, vүn ӣ chӃ ÿӝ CRM, lӋch pha 180 0 giҧm các gӧn cӫa dòng ac qua KDLQKiQKÿӃn tө ÿLӋn và tҧi (ID(total) QKѭKuQKĈyOjOêGRYuVDRFҩu hình hai nhánh hoҥWÿӝng tuҫn tӵ+ѫQQӳa, nӃXÿLӋn áp ngõ vào nhӓ KѫQPӝt nӱDÿLӋQiSQJ}UDFNJQJ sӁ không bӏ trùng lұp ӣ quá trình nҥSQăQJOѭӧng trên mӛi nhánh do hai nhánh hoҥWÿӝng QJѭӧFQKDXĈһc tính này giúp giҧPÿiQJNӇ dòng rms trên tө QJ}UDNKLÿLӅu kiӋn dòng vào thҩp và cho các ӭng dөQJÿDGөng, giá thành rҿ và linh hoҥt trong thiӃt kӃ
Trong nhiӅu cҩu hình chuyӇQÿәi (không chӗng lҩn giӳa hai lҫn nҥSQăQJOѭӧng cӫa hai nhánh, giá trӏ cao nhҩt cӫa dòng rms sӁ ÿѭӧc tính theo biӇu thӭc 4.3 ୈሺ୰୫ୱሻ ൌ ට ଵήξଶή ౫౪ మ ଽήή ౙైై ή ౫౪ ή మ (4.3)
Dòng rms giҧm thҩSKѫQNKLVRViQKYӟi cҩXKuQKWK{QJWKѭӡng khi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ CrM
7ѭѫQJWӵ, dòng rms qua tө ÿLӋQFNJQJJLҧm GӍa sӱ vӟi tҧi cӕ ÿӏnh, ta có thӇ xҩp xӍ ÿѭӧc giá trӏ tӕt nhҩt cӫa dòng tҧi thông qua biӇu thӭc 4.4 ܫ ௨௧ሺ௦ሻ ൌ ට ଵήξଶή ೠ మ ଽήగǤ ೌಽಽ ή ೠή ήఎ మ െ ቀ ೠ ೠ ቁ ଶ (4.4) Ĉӕi vӟi các cҩXKuQKWK{QJWKѭӡng thì ICout(rms) sӁ ÿѭӧc tính theo công thӭc 4.5
&iFEѭӟc thiӃt kӃ bӝ PFC 7.4kW
4.2.2 ;iFÿӏnh các thông sӕ cӫa mҥch thiӃt kӃ x ĈLӋn áp ngõ vào: 220VAC ± 10% (VacLL = 200V, VacHL = 240V) x Tҫn sӕ ÿLӋQiSOѭӟi (fLINE): 50 Hz/60 Hz x ĈLӋn áp ngõ ra: 600V (Vout(max)= 620V) x Công suҩt ngõ ra tӕLÿD3out): 7400W x Tҫn sӕ ÿyQJFҳt (fsw): 50kHz x Ĉӝ gӧQÿLӋn áp ngõ: (Vripple(p-p)) < 27V x HiӋu suҩt (K): 96%
Tính giá trӏ cuӝn cҧm
'zQJÿӍnh trên cuӝn cҧPÿѭӧc tính theo công thӭc 4.5 ܫ ǡሺ୫ୟ୶ሻ ൌ ଶξଶήቀ ುೠ మ ቁ ఎή ೌಽಽ ൌ ଶξଶήଷ Ǥଽήଶ ൎ ͷͶǤͷܣ (4.5)
Và ܫ ǡ௦ሺ௫ሻ ൌ ூ ǡೖሺೌೣሻ ξ ൌ ସǤଵ ξ ؆ ʹʹǤʹܣ (4.6) Gía trӏ cuӝn cҧPÿѭӧc tính toán theo công thӭc 4.7 ܮ ఎή ೌಽಽ మ ήቀ ೇೠ ξమ ି ೌಽಽ ቁ ξଶή ೠ ήቀ ುೠ మ ቁή ೞೢሺሻ ൌ Ǥଽήଶ మ ήቀ లబబ ξమ ିଶቁ ξଶήήଷήହ ؆54.7àH (4.7)
4.2.3 Tính thông sӕ các linh kiӋn công suҩt
Các linh kiӋn công suҩt trên mҥFKÿѭӧc lӵa chӑn dӵDWUrQGzQJÿLӋQYjÿLӋn áp tӕi ÿD&Xӝn cҧPÿmÿѭӧFWtQKWURQJEѭӟc 3.2 CҫXGLRGHÿѭӧc lӵa chӑn dӵDWUrQGzQJÿӍnh trên cuӝn cҧm và sӁ có công suҩt tәQKDRÿѭӧc tính theo công thӭc 4.7 ܲ ௗ ൌ ସξଶ గ ή ೌಽಽ ή ೠ ఎ ൌ ସξଶ గ ή ଶ ή ସ Ǥଽ ؆ ͻǤͶܸ (4.7) GӍa sӱ iSUѫLWUrQPӛi diode là 0.5V thì công suҩt tәn hao trên cҫu diode sӁ là 34.7W.
Tính thông sӕ các linh kiӋn công suҩt
Tө ÿLӋQQJ}UDÿѭӧc tính dӵa vào ba thông sӕÿӝ gӧQÿLӋQiSQJ}UDÿӝ gӧn dòng ÿLӋQÿӝ gӧQÿLӋQiSÿѭӧc tính theo công thӭc 4.9 ܸሺିሻ ൌ ೠ ଶగή ή ೠ ή ೠ
(4.9) Dòng rms trên tө ÿLӋQQJ}UDÿѭӧc tính theo công thӭc 4.10 ܫ ௨௧ሺ௦ሻ ൌ ට ଵήξଶή ೠ మ ଽήగή ೌಽಽ ή ೠ ήఎ మ െ ቀ ೠ ೠ ቁ ଶ
Chӑn tө ÿLӋQFyÿLӋn dung 3000àF sӁ ÿiSӭQJÿѭӧc cỏc yờu cҫXWUrQĈLӋn ỏp gӧn Vpp
= 13V khi tӕLÿDF{QJVXҩt (±3% Vout) và dòng rms sӁ có giá trӏ 15.6A.
ThiӃt kӃ bӝ chuyӇQÿәi DC-DC theo cҩu hình Full-Bridge LLC
Thông sӕ thiӃt kӃ mҥch DC-DC
Khi cҩu hình bӝ chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣng LLC có nhiӅXѭXÿLӇm nәi bұt QKѭKLӋu suҩt cao, EMI thҩp và mұWÿӝ QăQJOѭӧng cao ThiӃt kӃ mӝt bӝ chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣQJÿzL hӓi nhiӅu công sӭc, nӛ lӵFÿӇ tӕLѭXKyDNKLso sánh vӟi thiӃt kӃ các bӝ chuyӇQÿәi
PWM Các phҫn tiӃp theo sӁ trình bày tәng quan vӅ hoҥWÿӝng cӫa mҥch cӝQJKѭӣng LLC và tính toán thông sӕ cho mҥch theo các yêu cҫu thiӃt kӃ QKѭVDX x ĈLӋn áp ngõ vào: 600V DC x ĈLӋn áp ngõ ra: 700V DC x Công suҩt ngõ ra tӕLÿD 7.4kW x Tҫn sӕ ÿyQJFҳt: 200kHz
Tәng quan vӅ bӝ chuyӇQÿәi Full-Bridge LLC
Phҫn này sӁ trình bày tәng quát vӅ hoҥWÿӝng cӫa bӝ chuyӇQÿәi LLC và dҥng sóng khi hoҥWÿӝng ӣ các chӃ ÿӝ khác nhau Hình 4.4 thӇ hiӋn bӝ chuyӇQÿәi LLC vӟi chӍnh OѭXWRjQFҫu ӣ ngõ ra HiӇu theo mӝWFiFKÿѫQJLҧn, bӕn khóa bán dүn sӁ ÿyQJFҳWÿӇ tҥo ra dҥQJVyQJYX{QJNtFKWKtFKGDRÿӝng trên bӝ cӝQJKѭӣng LLC, tӯ ÿyWҥo dòng ÿLӋn hình sin chҥy qua cuӝQVѫFҩp cӫa biӃn áp Ӣ cuӝn thӭ cҩp GzQJÿLӋQÿѭӧc chӍnh OѭXEӣi cҫu diode, tө ÿLӋn ӣ ngõ ra có nhiӋm vө lӑc dòng ac sau bӝ chӍQKOѭXYjFKRUD ÿLӋn áp DC
Hình 4 4 B͡ chuy͋Qÿ͝i Full-Bridge LLC vͣi c̭u hình ch͑QKO˱X)XOO-Bridge ͧ thͱ c̭p a Ĉ͡ lͫi chuy͋Qÿ͝LÿL n áp Ĉӝ lӧi Ĉӝ lӧLÿyQJFҳWĈӝ lӧi cӝQJKѭӣng * TӍ sӕ biӃn áp (Ns/Np) Ĉӝ lӧLÿyQJFҳt bҵng 1 nӃu cҩu Full-Bridge, và 0.5 nӃu là Half-Bridge Ĉӝ lӧi cӝQJKѭӣng có thӇ WKXÿѭӧc tӯ phân tích mҥch cӝQJKѭӣQJWѭѫQJÿѭѫQJ QKѭWURQJKuQK 4.5ÿӝ lӧi cӝQJKѭӣng là mӭFWăng cӫa hàm truyӅQQKѭWURQJcông thӭc 4.11
Hình 4 5 MҥFKWѭѫQJÿѭѫQJFӫa cҩu hình LLC ܭሺܳǡ ݉ǡ ܨ ௫ ሻ ൌ ฬ ̴ೌ ሺ௦ሻ ̴ೌ ሺ௦ሻ ฬ ൌ ி ೣ మ ሺିଵሻ ට൫Ǥி ೣ మ ିଵ൯ మ ାி ೣ మ Ǥ൫ி ೣ మ ିଵ൯ మ Ǥሺିଵሻ మ Ǥொ మ
7URQJÿy ܳ ൌ ඥ ೝ Τ ೝ ோ ೌ HӋ sӕ chҩWOѭӧng (Quality factor) ܴ ൌ ଼ గ మ Ǥ ே ು మ ே ೞ మ Ǥ ܴ Phҧn kháng tҧi ܨ ௫ ൌ ೞ ೣ Tҫn sӕ ÿyQJFҳt ݂ ൌ ଵ ଶగඥ ೝ Ǥ ೝ Tҫn sӕ cӝQJKѭӣng ݉ ൌ ೝ ା ೝ TӍ lӋ giӳa trӣ NKiQJVѫFҩp và trӣ kháng cӝQJKѭӣng
Có thӇ vӁ biӇXÿӗ giӳa hӋ sӕ cӝQJKѭӣng K vӟi tҫn sӕ ÿyQJFҳt cho các giá trӏ khác nhau cӫa hӋ sӕ chҩt Oѭӧng Q và giá trӏ PQKѭKuQK Lӵa chӑn giá trӏ m sӁ ÿѭӧc trình bày ӣ các phҫn sau, trong hình thì giá trӏ P ÿѭӧc dùng làm ví dө
Hình 4 6 Ĉӗ thӏ hӋ sӕ cӝQJKѭӣng theo hӋ sӕ chҩWOѭӧng
Có thӇ thҩy trong hình 4.6 rҵQJÿѭӡng cong Q ӣ Gѭӟi thҩSWѭѫQJӭng vӟi tҧi nhӓ Yjÿѭӡng cong Q ӣ SKtDWUrQWѭѫQJӭng vӟi tҧi nһng Có thӇ thҩy rҵng tҩt cҧ FiFÿѭӡng FRQJ4ÿLӅu kiӋn tҧi) cҳt qua tҥLÿLӇm tҫn sӕ cӝQJKѭӣng (tҥi Fx=1 hoһc fs=fr) và có FQJÿӝ lӧi
Tӯ hình 4.6 có thӇ thҩy rҵng tҩt cҧ FiFÿѭӡQJFRQJÿӝ lӧLÿӅXFyÿӍQK[iFÿӏnh ranh giӟi giӳa cҧm kháng và trӣ dung kháng cӫa khӕi cӝQJKѭӣQJGRÿyFK~QJWDFy thӇ [iFÿӏQKÿѭӧc vùng hoҥWÿӝng cҧPNKiQJYjGXQJNKiQJQKѭSKҫn tô mӡ trong hình, mөFÿtFKFKtQKFӫa viӋFSKkQFKLDKDLYQJQj\OjÿӇ duy trì hoҥWÿӝng cҧm kháng trên toàn dҧLÿLӋQiSQJ}YjRYjGzQJÿLӋn tҧi, và không bao giӡ UѫLYjRYQJKRҥWÿӝng dung kháng Yêu cҫu vùng hoҥWÿӝQJQKѭYұy là do ZVS chӍ ÿҥWÿѭӧc khi ӣ trong vùng FiPNKiQJKѫQQӳa vùng hoҥWÿӝQJGXQJNKiQJFyQJKƭDOjGzQJÿLӋn sӁ ÿLWUѭӟFÿLӋn áp, vì thӃ GzQJÿLӋn trên MOSFET sӁ chҧ\QJѭӧc lҥLWUѭӟc khi MOSFET tҳt, sau khi MOSFET tҳWGzQJQJѭӧc sӁ chҧ\TXDGLRGHErQWURQJ026)(7ÿLӅu này sӁ gây khó
NKăQFKR026)(7NKiFWURQJQKiQKNKLPӣÿk\FNJQJOjQJX\rQQKkQJk\UDWәn thҩt phөc hӗi và nhiӉu, dӉ Jk\UDFiFJDLÿLӋn áp và làm chӃt linh kiӋn b Các ch͇ ÿ͡ ho̩Wÿ͡ng cͯa m̩ch LLC
'Rÿӝ lӧi cӫa mҥFK//&ÿѭӧFÿLӅu chӃ bҵng tҫn sӕ, hoҥWÿӝng cӫa bӝ chuyӇn ÿәi có thӇ phân thành ba chӃ ÿӝ dӵa tUrQÿLӋn áp ngõ vào và dòng tҧLQKѭWURQJKuQK4.6
1 HoҥWÿӝng tҥi tҫn sӕ cӝQJKѭӣng, fs=fr
2 HoҥWÿӝng trên tҫn sӕ cӝQJKѭӣng, fs>fr
3 HoҥWÿӝQJGѭӟi tҫn sӕ cӝQJKѭӣng, fsfr
'ѭӟi tҫn sӕ cӝQJKѭӣng Fs500W) VӅ mһt lý thuyӃt, có thӇ mҳc xen kӁ nhiӅu bӝ PFC cho mӝt bӝ nguӗn, tuy nhiên thông dөng nhҩt vүn là cҩu hình hai bӝ PFC mҳc song song QKѭKuQK9ӟi cҩu hình PFC hai pha, hai khóa bán dүQÿyQJFҳt luân phiên nhau dүQÿӃn hai bӝ PFC hoҥWÿӝQJQJѭӧc pha nhau (lӋch pha 180 0 'RÿyWҫn sӕ ÿyQJFҳt cӫa mӛi khóa bán dүQFNJQJOjPӝt nӱa tҫn sӕ hoҥWÿӝng cӫa mҥch Hình 3.10 (a) và hình 3.10 (b) thӇ hiӋQKѭӟQJÿLFӫDGzQJÿLӋn trong mҥFK3)&NKLÿLӋQiS$&QJ}YjRÿDQJӣ nӱDFKXNuGѭѫQJ+uQK 3.10 (c) và hình 3.10 (d) thӇ hiӋn hѭӟQJÿLFӫDGzQJÿLӋn khi ÿLӋQiS$&QJ}YjRÿDQJӣ nӱa chu kǤ âm Hình thӇ hiӋn dҥng sóng cӫDGzQJÿLӋn trong mҥFK'zQJÿLӋn ngõ vào luôn bҵng tәQJGzQJÿLӋQÿLӋn qua hai cuӝn cҧm trên hai nhánh (L1và L2) Do các gӧQGzQJÿLӋn ӣ ngõ vào cӫa hai cuӝn cҧm QJѭӧc pha tӵ triӋt tiêu lүQQKDXQrQÿӝ gӧQGzQJÿLӋn trên mӛi cuӝn cҧPFNJQJQKӓ9jGRGzQJÿLӋQÿL qua hai cuӝn cҧm nên cҩXKuQKQj\FNJQJJLҧm tәn thҩWQăQJOѭӧng do tҧn nhiӋt giӕng QKѭFҩu hình hai mosfet mҳc song song, tӯ ÿyFҩXKuQKQj\ÿѫQJLҧn hóa viӋc thiӃt kӃ tҧn nhiӋt cho mҥch
Do hai mosfet hoҥWÿӝQJÿӝc lұp vӟLQKDXQrQNK{QJJk\NKyNKăQWURQJYLӋc lӵa chӑn mosfet phù hӧp Tҫn sӕ ÿyQJFҳt cӫa mӛi nhánh PFC bҵng mӝt nӱa tҫn sӕ ÿyQJ cҳt cӫa mҥFKGRÿyWәn thҩt trên mӛLPRVIHWFNJQJJLҧm mӝt nӱa
6DXÿk\OjPӝt sӕ WtQKQăQJFKtQKFӫa cҩu hình PFC xen kӁ: x 'Rÿһc tính cӫa cҩu hình xen kӁ giúp giҧPÿӝ lӟn cӫa gӧQGzQJÿLӋn, giҧm (0,YjNtFKWKѭӟc bӝ lӑc ngõ vào x Tәn thҩt trên chӍQKOѭXFҫXGLRGHWѭѫQJWӵ QKѭWәn thҩt trên cҩXKuQK3)&Fѫ bҧn x Cҩu hình này có lӧi thӃ trong giҧm tәn thҩt trên cuӝn cҧm x Cuӝn cҧPFyNtFKWKѭӟc bҵng mӝt nӱa cuӝn cҧm trên cҩXKuQK3)&FѫEҧn
Hình 3 10 Các chӃ ÿӝ hoҥWÿӝng cӫa cҩu hình Interleaved PFC
Hình 3 11 DҥQJVyQJGzQJÿLӋn cӫa mҥch Interleaved PFC
Trong cҩu hình này, bӝ chӍQKOѭXEҵng cҫXGLRGHÿmÿѭӧc loҥi bӓ Vӏ trí cӫa cҫu GLRGHÿѭӧc thay bҵng hai diode tҫn sӕ cao, cùng hai khóa bán dүn MOSFET và mӝt cuӝn cҧPQKѭKuQK7URQJFҩu hình PFC xe kӁ Yj3)&FѫEҧn thì các diode chӍQKOѭX luôn dүQGRÿyJk\UDWәn thҩt truyӅn dүn lӟn Nhӳng tәn thҩt truyӅn dүQQKѭKDLFҩu hình nêu trên sӁ không xuҩt hiӋn trên cҩu hình Bridgeless PFC
Hình 3 12 Cҩu hình Bridgeless PFC Hình 3.12 trình bày cҩXKuQKFѫEҧn cӫa mӝt mҥFK%ULGJHOHVV3)&YjKѭӟQJÿL cӫDGzQJÿLӋn trong hai nӱa chu kì cӫDÿLӋn áp AC ngõ vào Khi nguӗn AC ӣ nӱa chu NuGѭѫQJGzQJÿLӋQÿLWӯ nguӗn qua cuӝn cҧm L1, lúc này Q1 hoҥWÿӝng vӟi vai trò mӝt NKyDÿyQJFҳWÿӇ ÿLӅu khiӇn mҥch và diode D1 hoҥWÿӝQJQKѭPӝt diode chӍQKOѭXQJ} ra Trong suӕt nӱa chu kì này, Q2 hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ chӍQKOѭXÿӗng bӝ nhҵm chӍnh OѭXQJXӗQ$&QJ}YjR7ѭѫQJWӵ, ӣ nӱa chu kǤ âm thì Q2, D3 giӳ YDLWUzÿyQJFҳt mҥch, Q1 giӳ vai trò chӍQKOѭX6ӵ khác nhau vӅ tәn thҩWÿLӋQQăQJJLӳa mҥFK3)&Fѫ bҧn, Interleaved PFC và mҥch Bridgeless PFC chính là sӵ khác nhau giӳDÿLӋQiSUѫL trên hai diode chӍQKOѭX9F) ӣ cҩXKuQK3)&FѫEҧQYjÿLӋQiSUѫLWUrQPRVIHW9DS(ON)) dây ra bӣi RDS trên mӝt MosIHW7K{QJWKѭӡng, tәn thҩt gây ra bӣLÿLӋQiSUѫLWUrQ0RVIet sӁ nhӓ KѫQQKLӅu so vӟLÿLӋQiSUѫLWUrQGLRGH'RÿyFҩu hình Bridgeless PFC có thӇ cҧi thiӋn tәn thҩt tӕWKѫQKDLFҩXKuQKÿmWUuQKEj\&yWKӇ sӱ dөng mӝt cuӝn cҧm cho cҩu hình Bridgeless thay vì hai cuӝQ/Yj/QKѭVѫÿӗ trên Tuy nhiên sӱ dөng hai cuӝn cҧPÿӇ giҧm sӵ SKyQJÿLӋn lúc cҩSÿLӋn cho mҥch tӯ ә cҳm
Cҩu hình Bridgeless PFC gһp các vҩQÿӅ bҩt lӧi vӅ EMI Bên cҥQKÿyGzQJÿLӋn ngõ vào dҥng thҧ nәi nên không thӇ hӗi tiӃSÿLӋn áp ngõ vào mà không dùng biӃn áp hoһFRSWR'RÿyÿӇ ÿRÿѭӧFGzQJÿLӋn ngõ vào, cҫn sӱ dөng mҥch phӭc tҥSÿӇ ÿRULrQJ biӋWGzQJÿLӋQWUrQPRVIHWYjGLRGH+ѫQQӳa, khi hoҥWÿӝng ӣ công suҩt cao, thì các thành phҫn tӯ tính khá là cӗng kӅnh GRGzQJÿӍnh trên cuӝn cҧm lӟn
HiӋu suҩt khi so sánh ba cҩXKuQK3)&ÿѭӧc tóm tҳt trong bҧng 31KѭFyWUuQK bày trong bҧng 3.2, cҩu hình Interleaved boost PFC có hiӋu suҩt tәng thӇ tӕt nhҩt trong các ӭng dөng công suҩt cao.
Conventional boost Bridgeless boost Interleaved boost
Mӭc công suҩt Thҩp Trung bình Cao
EMI/NhiӉu Trung bình Cao Thҩp
Gӧn trên tө ÿLӋn Cao Cao Cao
GӧQGzQJÿLӋn ngõ vào Cao Cao Thҩp
tFKWKѭӟc linh kiӋn tӯ tính Lӟn Trung bình Nhӓ
HiӋu suҩt Thҩp Cao Cao
Giá thành Thҩp Trung bình Trung bình
2 So sánh cҩu hình AC-DC cho bӝ sҥc tích hӧp
3.4.1 Giӟi thiӋu bӝ chuyӇQÿәi DC-DC trong bӝ sҥc
Ngõ ra cӫa bӝ chuyӇQÿәi AC-'&SKtDWUrQOjFKѭDÿӫ ÿӇ sҥFFKR[HÿLӋn, ngõ ra cӫa bӝ AC-DC cҫn phҧi tiӃp tөc qua mӝt bӝ chuyӇQÿәi nӳa mӟLFyÿѭӧFGzQJÿLӋn mong muӕn cho quá trình sҥc pin Bӝ chuyӇQÿәi DC-DC thì có nhiӅu cҩXKuQKÿӇ lӵa chӑn Có thӇ chia thành hai loҥi là có cách ly và không cách ly Buck, Boost, Buck-boost, Cuk là nhӳng cҩu hình chuyӇQÿәi DC không cách ly Fly-back, Push- pull, Half Bridge(HB), Full Bridge (FB), Phase Shift Full Bridge (PSFB), Resonant Converter (RC) là nhӳng cҩu hình khҧ thi cho bӝ chuyӇQÿәi DC cách ly
Trên [HÿLӋn, cách ly giӳDÿLӋn áp cao YjÿLӋn áp thҩp là cҫn thiӃt cho sӵ an toàn cӫa QJѭӡi dùng vì vұy cҩXKuQKFiFKO\WKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөng Lӵa chӑn cҩu hình phù hӧp là quá trình quan trӑng trong thiӃt kӃ bӝ DC cách ly Lӵa chӑn cҩXKuQKWKѭӡng dӵa vào công suҩt ngõ ra cӫa bӝ sҥc 'ѭӟLÿk\sӁ trình bày mӝt sӕ cҩu hình DC-DC cách ly phә biӃn có thӇ ӭng dөng trong bӝ sҥc tích hӧp
Bӝ chuyӇQÿәi )O\EDFNQKѭWURQJKuQK3.13 WKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөng trong các ӭng dөng chuyӇQÿәLWăQJiS Khi mà cҫn chuyӇQÿәi mӭFÿLӋn áp vӟi tӍ lӋ chuyӇQÿәi lӟn, bên cҥnh viӋc sӱ dөng các máy biӃQ iS QJѭӡi ta có thӇ lӵa chӑn sӱ dөng cҩu hình flyback Vӟi các ӭng dөng công suҩt lӟn, các biӃn áp trong cҩu hình flyback cҫn phҧi có khe hӣ không khí lӟQKѫQÿӇ OѭXWUӳ QăQJOѭӧng Các khe hӣ không khí quá lӟn sӁ dүQÿӃn suy giҧPÿӝ tӵ cҧPWK{QJOѭӧng rò rӍ lӟn tӯ ÿyGүQÿӃn suy giҧm hiӋu suҩt chuyӇQÿәLQăQJOѭӧng cӫa mҥch Bӝ chuyӇQÿәi Flyback có mӝt sӕ ѭXÿLӇPQKѭÿiS ӭng nhanh, cҩu hình không quá phӭc tҥp, KѫQQӳa hiӋu suҩt cӫa cҩXKuQKFNJQJÿѭӧc WăQJFѭӡng nhӡ quá trình ZVS (Zero Voltage Switching) [11] ChuyӇn mҥch mӅPFNJQJ có thӇ áp dөng vào mҥch Flyback khi triӇn khai mӝt mҥch kҽSÿLNqPYӟi cҫu hình flyback cӝQJKѭӣQJÿӇ WăQJKLӋu suҩt cӫa mҥch và giҧm dòng gӧn [12]
Hình 3 13 Cҩu hình chuyӇQÿәi Flyback
Cҩu hình chuyӇQÿәi dҥng cҫu là mӝt trong nhӳng cҩu hình chuyӇQÿәi DC-DC sӱ dөng hai hoһc bӕn khóa bán dүQFyÿLӅu khiӇn, ÿӇ truyӅn QăQJOѭӧng qua biӃn áp ӣ tҫn sӕ cao
3.4.3 Cҩu hình chuyӇQÿәi Half-Bridge
Cҩu hình chuyӇQÿәi DC-DC Half- Bridge ÿѭӧc mô tҧ trong hình 2.14 Cҩu hình half-bridge gӗm hai nӱa cҫXNK{QJÿӕi xӭng mҳc song song nhau ӣ ngõ ra Cҩu hình half-bridge là mӝt trong nhӳng cҩXKuQKÿѭӧFÿLӅu khiӇn bҵng kӻ thuұWWKD\ÿәLÿӝ rӝng xung PWM và có khҧ QăQJFKX\ӇQÿәi ZVS So vӟi các cҩu hình chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣng GQJSKѭѫQJSKiSFKX\Ӈn mҥch mӅm khác cҩu hình chuyӇQÿәi Half-Bridge có nhӳng ÿһFÿLӇm nәi bұt QKѭӭng suҩt GzQJÿLӋn, ÿLӋn áp thҩp, tәn thҩWQăQJOѭӧng thҩp, và tҫn sӕ [XQJÿLӅu khiӇn cӕ ÿӏnh
Hình 3 14 C̭u hình chuy͋Qÿ͝i Half-Bridge
3.4.4 Cҩu hình chuyӇQÿәi Full-Bridge
Cҩu hình chuyӇQÿәi DC-DC sӱ dөng bӕn khóa bán dүQÿѭӧc mҳc theo dҥng cҫu +ÿӇ ÿLӅu khiӇn dòng ÿLӋn qua biӃn iSQKѭKuQK Cҩu hình Full-Bridge là mӝt trong nhӳng cҩu hình phә biӃQWKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ FiFKO\YjWăQJJLҧPÿLӋn áp Cҩu KuQKFѫEҧn gӗm bӕn khóa bán dүn có thӇ là Mosfet, Transistor, IGBT BiӃn áp vӯa ÿyQJYDLWUzFiFKO\YӯDJL~SWăQJJLҧPÿLӋn áp Cҩu hình Full-Bridge có nhӳQJѭX ÿLӇPQKѭFyGҧLÿLӋn áp ngõ vào và ngõ ra lӟn, mұWÿӝ QăQJOѭӧng cao và hiӋu suҩt cao Tuy nhiên cҩXKuQKQj\FNJQJFyQKӳQJQKѭӧFÿLӇPQKѭtәn thҩWQăQJOѭӧng do dòng ÿLӋn tӵ GRÿLӅu khiӇn phӭc tҥSKѫQFҩu hình half-EULGJHJLiWKjQKFDRKѫLNKLVRViQK vӟi các cҩu hình khác do sӱ dөng nhiӅu linh kiӋQKѫQ
Hình 3 15 Cҩu hình Full-Bridge 3.4.5 Cҩu hình Phase-Shift Full Bridge (PSFB)
CҩXKuQK36)%QKѭKuQh 3.16 ÿѭӧc sӱ dөng phә biӃn cho các bӝ DC-DC công suҩt cao ĈLӋQiSQJ}UDÿѭӧFÿLӅu khiӇQWKHRKDLSKѭѫQJSKiSÿLӅu chӃ ÿӝ rӝng xung (PWM) hoһc dӏch pha CҩXKuQK3)6%WѭѫQJWӵ QKѭFҩu hình Full-%ULGJHQKѭQJWKrP phҫQÿLӅu khiӇn chuyӇQÿәi dӏch pha
Cҩu hình PSFB có nhӳQJWtQKQăQJQәi bұWQKѭÿyQJFҳt mӅm (Soft Switching) ÿӕi vӟi các khóa bán dүn ӣ cuӝQVѫFҩp, giҧi thuұWÿLӅu khiӇQÿѫQJLҧn, giҧm áp lӵc GzQJÿLӋn trên thiӃt bӏ CҩXKuQK3)6%WKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөng cho các ӭng dөng có công suҩWWUXQJEuQKYjFDRQKѭFiFKӋ thӕQJQăQJOѭӧng tái tҥo, các bӝ nguӗn viӉn thông, nguӗn cho máy chӫ và các hӋ thӕng sҥc pin
Hình 3 16 Cҩu hình Phase-Shift Full Bridge
Bӝ chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣng
Cҩu hình chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣng có nhiӅu dҥQJNKiFQKDXErQGѭӟi sӁ trình bày cҩu hình tәng quát cӫa mӛi mҥFKѭXQKѭӧFÿLӇm cӫa mҥch Các mҥch khác nhau chӫ yӃu ӣ phҫn mҥch cӝQJKѭӣng Hình 3.17 WUuQKEj\Vѫÿӗ khӕi cӫa mӝt bӝ chuyӇQÿәi DC-DC theo cҩu hình cӝQJKѭӣng
Hình 3 17 6ѫÿӗ khӕi mҥch chuyӇQÿәi DC-DC cӝQJKѭӣng
3.4.6 Full Bridge Series Resonant Converter (FB-SRC)
Trong bӝ chuyӇQÿәi cӝng Kѭӣng nӕi tiӃp, phҫn mҥch cӝQJKѭӣQJÿѭӧc tҥo thành bӣi cuӝn cҧm (Lr) và tө ÿLӋn (Cr) mҳc nӕi tiӃp tҥo thành khӕi cӝQJKѭӣng QKѭWURQg hình 3.18
Hình 3 18 Cҩu hình Full Bridge Resonant Converter
Bӝ cӝQJKѭӣng mҳc nӕi tiӃp vӟi tҧLGRÿyKRҥWÿӝQJQKѭPӝt bӝ FKLDiSĈӝ lӧi lӟn nhҩt cӫa bӝ chia áp là tҥi tҫn sӕ cӝQJKѭӣng, tҥLÿyWUӣ kháng cӫa bӝ cӝQJKѭӣng là thҩp nhҩWĈӝ lӧi cӫa bӝ cӝQJKѭӣQJÿѭӧFFKLDWKjQKKDLYQJWKHRSKѭѫQJWKҷQJÿӭng vӟi ranh giӟi là tҥi tҫng sӕ cӝQJKѭӣQJQKѭKuQK.19 Khi tҫn sӕ ÿyQJFҳWFDRKѫQWҫn sӕ cӝQJKѭӣng, bӝ chuyӇQÿәi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ 9QJQj\ÿѭӧc lӵa chӑn là vùng hoҥWÿӝng cho bӝ chuyӇQÿәi DC-DC Khi tҫn sӕ ÿyQJFҳt thҩSKѫQWҫn sӕ cӝng Kѭӣng bӝ chuyӇQÿәi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ ZCS
Hình 3 19 Ĉӝ lӧi cҩu hình FB-SRC tҥi các giá trӏ Q khác nhau
Cҩu hình SRC có nhӳQJѭX QKѭӧFÿLӇPQKѭVDX:
.K{QJFyÿLӋn áp ngõ ra khi không có tҧi là mӝt trong nhӳng bҩt lӧi cӫa cҩu hình SRC Bӝ chuyӇQÿәi này chӍ phù hӧp vӟi các ӭng dөng không yêu cҫXÿLӋn áp ngõ ra khi hoҥWÿӝng không tҧi Ĉӕi vӟi các ӭng dөng FyÿLӋn áp ngõ ra thҩp và GzQJÿLӋn cao thì bӝ chuyӇQÿәi Qj\FNJQJNK{QJSKKӧSGRÿӝ gӧn cӫDÿLӋn áp DC ngõ ra lӟn cҫn phҧi có các bӝ lӑc '&ÿLNqP
Cҩu hình cӝQJKѭӣng nӕi tiӃp phù hӧp hoҥWÿӝng vӟi các ӭng dөng full-bridge công suҩt cao bӣi vӏ tө ÿLӋn (Cr) ӣ mҥFKVѫFҩSÿyQJYDLWUzQKѭWө chһn DC ngõ vào Cҩu hình này cho hiӋu suҩt cao, ít tәn thҩt trên các thành phҫn công suҩt cӫa mҥch
Trong cҩu hình này bӝ chuyӇQÿәLÿѭӧc gӑi là bӝ chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣng song song bӣi vì tҧi mҳc song song vӟi tө cӝQJKѭӣQJ&UQKѭKuQK Tuy nhiên toàn bӝ khӕi cӝQJKѭӣng thì vүn mҳc nӕi tiӃp vӟi tҧi
Hình 3 20 Cҩu hình Parallel Resonant Converter
&NJQJJLӕQJQKѭEӝ chuyӇQÿәi SRC bӝ chuyӇQÿәL35&ÿҥWÿѭӧc ZVS khi tҫn sӕ ÿyQJFҳWFDRKѫQWҫn sӕ cӝQJKѭӣng, và bӝ chuyӇQÿәLQj\FNJQJÿѭӧc thiӃt kӃ ÿӇ hoҥt ÿӝng ӣ ĈӇ GX\WUuÿLӋQiSÿҫu ra cӕ ÿӏnh thì không cҫQÿyQJFҳt ӣ tҫn sӕ cao PRC không gһp vҩQÿӅ khi hoҥWÿӝng vӟi tҧi nhӓ hoһc vùng hoҥWÿӝng bӏ giӟi hҥn Khi tҫn sӕ hoҥWÿӝQJFDRKѫQWҫn sӕ cӝQJKѭӣng bӝ chuyӇQÿәi có thӇ ÿLӅu khiӇQÿѭӧFÿLӋn áp ngõ ra ӣ ÿLӅu kiӋn không tҧL4 QKѭKuQh 3.21
Hình 3 21 Ĉӝ lӧi cҩu hình PRC Cҩu hình PRC có nhӳQJѭXQKѭӧFÿLӇPQKѭVDX:
_ Các tәn thҩt truyӅn dүn gҫQQKѭNK{QJÿәi trong cҩXKuQKQj\GRGzQJÿLӋn qua khӕi cӝQJKѭӣQJÿѭӧc giӳ cӕ ÿӏnh và tҫn sӕ WKD\ÿәLÿӇ ÿLӅu khiӇQÿLӋn áp ngõ ra
_ Cҩu hình này phù hӧp vӟi các ӭng dөng có dҧLÿLӋQiSÿҫu vào hҽp, tҧi cӕ ÿӏQKYjOX{QGX\WUuÿLӇm làm viӋc ӣ gҫn công suҩt thiӃt kӃ tӕLÿD
_ Cҩu hình PRC phù hӧp vӟi các ӭng dөQJFyÿLӋn áp ngõ ra thҩp và dòng ÿLӋQQJ}UDFDR'zQJÿLӋn bӏ giӟi hҥn bӣi cuӝn cҧPGRÿyFҩu hình PRC phù hӧp vӟi các ӭng dөng yêu cҫu ngҳn mҥch cao
3.4.8 Series Parallel Resonant Converter (SPRC)
Tәng hӧp cӫa cҩu hình SRC và cҩu hình PRC tҥo ra mӝt cҩu hình chuyӇQÿәi DC-DC tӕWKѫQYjORҥi bӓ nhӳQJQKѭӧFÿLӇm cӫa hai cҩXKuQKÿmÿӅ cұp Cҩu hình này cҫn phҧi có các linh kiӋn cӝQJKѭӣng tӕLѭXKRҥWÿӝQJÿѭӧc ӣ dãi tҫn sӕ rӝng Cҩu hình Qj\FNJQJÿҥWÿѭӧc ZVS khi hoҥWÿӝng ӣ tҫn sӕ FDRKѫQWҫn sӕ cӝQJKѭӣng Tҫn sӕ cӝng Kѭӣng càng cao thì hiӋu suҩt cӫa mҥFKFjQJWăQJ
Hình 3 22 6ѫÿӗ khӕi cҩu hình SPRC Cҩu hình SPRC có nhӳng ѭXQKѭӧFÿLӇPQKѭVDX:
_ Cҩu hình SPRC hoҥWÿӝQJÿѭӧc ӣ chӃ ÿӝ không tҧi khi tө Cpr không quá nhӓ, mӝt trong nhӳng bҩt lӧi lӟn cӫa cҩXKuQK65&ÿmÿѭӧc loҥi bӓ
_ 'zQJÿLӋn tuҫQKRjQNK{QJÿәi, mӝt trong nhӳQJQKѭӧFÿLӇm cӫa cҩu hình 35&FNJQJÿmÿѭӧc loҥi bӓ
_ Tәn thҩWÿyQJ cҳWWăQJNKLÿLӋn áp ngõ vào cao và khoҧQJWKD\ÿәi rӝng Tәn thҩWÿyQJFҳt vүn là mӝt trong nhӳng bҩt lӧLWѭѫQJWӵ QKѭQKӳng bӝ chuyӇn ÿәi PWM ӣ ÿLӋn áp cao
Hình 3 23 Ĉӝ lӧi cҩu hình SPRC 3.4.9 Full Bridge LLC Resonant Converter Ĉһc tính hoҥWÿӝt cӫa cҩu hình LLC thì khác nhiӅu so vӟi cҩu hình SPRC mһc dù cҧ hai cҩu hình có các thành phҫn tӯ cҧm gҫn giӕQJQKDXQKѭWURQJKuQK30 Ba thành phҫn cӝQJKѭӣng cӫa cҩu hình LLC gӗm (Lr, Cr và Lm) và hai tҫn sӕ cӝng Kѭӣng khác nhau Tҫm sӕ cӝQJKѭӣng thҩp sinh ra bӣi Cr và Lm + Lr, tҫn sӕ cӝng Kѭӣng cao sinh ra bӣi Cr và Lr
Hình 3 24 Cҩu hình Full Bridge LLC
3 So sánh các cҩu hình DC-DC cho bӝ sҥc tích hӧp
3.5 Giҧi thuұt ÿLӅu khiӇn sҥc cho pin lithium-ion
Hình 3 26 Bi͋Xÿ͛ s̩c cho pin lithium-ion
.KLÿLӋQiSWUrQPӛLYLrQSLQQKӓKѫQ9WӭFOjO~FQj\YLrQSLQJҫQQKѭ FҥQNLӋWWKuNK{QJWKӇVҥFYӟLGzQJÿLӋQOӟQ VӁҧQKKѭӣQJÿӃQWXәLWKӑYjGXQJOѭӧQJ SLQ/~FQj\GzQJÿLӋQFyWKӇVҥFWӕLÿDÿӕLYӟLSLQOjGXQJOѭӧQJSLQYtGөYLrQ SLQFyGXQJOѭӧQJP$KWKuGzQJÿLӋQVҥFWӕLÿDOjP$
Khi YLrQSLQÿҥWÿѭӧFPӭF ÿLӋQiSWUrQ9O~FQj\VӁFKX\ӇQVDQJWUҥQJ WKiLVҥFGzQJ*LDLÿRҥQQj\VӁJL~SQҥSGXQJOѭӧQJSLQGzQJVҥFVӁÿѭӧFJLӳ NK{QJ ÿәL WURQJ JLDL ÿRҥQ Qj\ WK{QJ WKѭӡQJ Oj & QӃX YLrQ SLQ Fy GXQJ OѭӧQJ P$KWKuGzQJVҥFVӁOj$7KӡLJLDQVҥF ÿҫ\WURQJJLDLÿRҥQQj\VӁSKөWKXӝF YjRGXQJOѭӧQJSLQ
Khi viên SLQÿҥWÿӃQÿLӋQiSQJѭӥQJWҥL7WѭѫQJÿѭѫQJ9/~FQj\ÿLӋQ iSVҥFFKRYLrQSLQVӁJLӳNK{QJÿәLYjGzQJÿLӋQVҥFVӁJLҧPGҫQWKӡLJLDQVҥFYӟL ÿLӋQ iSFӕÿӏQKWKѭӡQJNpRGjLNKRҧQJKJL~SFKRYLrQSLQQҥSÿҫ\GXQJOѭӧQJ +RһFFyWKӇVҥFYӟLÿLӋQiSNK{QJÿәLFKRÿӃQNKLGzQJVҥF&
.KLVҥFÿӃQ7YLrQSLQNK{QJFzQQKұQGzQJÿLӋQWӯEӝVҥFO~FQj\EӝVҥFVӁFKX\ӇQ VDQJWUҥQJWKiLFKӡÿӇEҳWÿҫXPӝWFKXNǤVҥFPӟL
C+ѬѪ1*,9: TÍNH TOÁN THÔNG SӔ CHO MҤCH SҤC TÍCH HӦP
Thông sӕ Gía trӏ ĈLӋn áp vào (V RMS ) 220V AC
THD và PF THD0.99 ĈLӋn áp ngõ ra 700V DC
Công suҩt ngõ ra 7.4kW
1 Thông sӕ thiӃt kӃ cӫa bӝ sҥc tích hӧp
4.2 Tính toán thông s ͙ cho b ͡ PFC
4.2.1 giӟi thiӋu cҩu hình Interleaved Boost PFC
Cҩu hình interleaved boost PFC gӗm hai nhánh mҳFVRQJVRQJYjFyNtFKWKѭӟc nhӓ KѫQNKLso vӟi cҩu hình mӝt nhánh cùng công suҩWNtFKWKѭӟFFNJQJOjPӝt trong nhӳng cҧn trӣ lӟn trong thiӃt kӃ1KѭWURQJWKLӃt kӃ cho bӝ sҥc tích hӧp 7.4kW trong luұQYăQ này sӁ gӗm hai nhánh PFC mӛi nhánh công suҩWN:+ѭӟng tiӃp cұQQj\PDQJÿӃn nhiӅu lӧLtFKQKѭGӉ dàng triӇn khai vào thiӃt kӃ, sӱ dөng linh kiӋQFyNtFKWKѭӟc nhӓ FNJQJGӉ GjQJKѫQNKLWKLӃt kӃ tҧn nhiӋt cho mҥch
Ngoài ra, cҩu hình Interleaved giúp mӣ rӝng công suҩt hoҥWÿӝng khi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ CRM (Critical Conduction Mode) mӝt trong nhӳng chӃ ÿӝ tӕLѭXYӅ hiӋu suҩt và chi SKt+ѫQQӳa, khi hai nhánh hoҥWÿӝQJQJѭӧc pha nhau, dòng gӧn sinh ra trên các nhánh sӁ tӵ triӋt tiêu lүQQKDXĈһc biӋWGzQJÿLӋn ngõ vào sӁ giӕQJQKѭGzQJOLrQWөc, và dòng rms trong các tө ÿLӋn giҧPÿiQJNӇ
Hình 4 1 Cҩu hình Interleaved PFC 6ѫÿӗ nguyên lý cӫa cҩXKuQK,QWHUOHDYHG3)&QKѭWURQJKuQK 4.1 gӗm hai nhánh VRQJVRQJ1KiQKÿҫu tiên có dòng vào Ir1 và dòng ngõ ra ID1, nhánh còn lҥi có dòng vào
Ir2 và dòng ra ID2 'zQJÿLӋQWUrQKDLQKiQKFNJQJWѭѫQJWӵ QKѭGzQJÿLӋn trên các cҩu hình mӝWQKiQKWK{QJWKѭӡng, tuy nhiên, có thӇ thҩy nhӡ hoҥWÿӝQJQJѭӧc pha trên hai nhánh mà tәQJGzQJÿLӋn ngõ vào Iin(total) và tәQJGzQJÿLӋn ngõ ra sau hai diode ID(total) ÿmJLҧPÿiQJNӇ dòng gӧn khi so vӟi cҩu hình mӝWQKiQKWK{QJWKѭӡng
'zQJÿLӋn trên mӛLQKiQKWKuFyÿӝ gӧn khá lӟQQKѭQJFyWKӇ thҩy trong hình 4.2, hoҥWÿӝQJQJѭӧc pha nhau cӫa hai nhánh dүQÿӃn kӃt quҧ dòng tәng sau quá trình PFC Fyÿӝ gӧn rҩt thҩp Thӵc tӃ, sӁ không có dòng gӧn tәng nӃXÿLӋn áp ngõ vào bҵng mӝt nӱDÿLӋQiSQJ}UDTXiWUuQKWăQJiSYjJLҧPiSQKѭQKDXYjÿҥt giá trӏ cӵFÿҥi (100%
GzQJÿLӋn trung bình ± ÿӍQKÿӍnh) khi giá trӏ Vin gҫn bҵng không hoһc gҫn Vout QKѭWURQJ hình 4.3
Hình 4 2 Dòng ngõ vào và dòng trên mӛi nhánh
Hình 4 3 Gía trӏ ÿӍnh- ÿӍnh cӫa gӧQGzQJÿLӋn ngõ vào οூ ሺೖషೖሻ ூ ൌ ൬ଶή ೇ ೇೠ ൰ିଵ ೇ ೇೠ ݂݅ ೠ ͲǤͷ (4.1) οூ ሺೖషೖሻ ூ ൌ ଵି൬ଶǤ ೇ ೇೠ ൰ ଵି ೇ ೇೠ ݂݅ ೠ ൏ ͲǤͷ (4.2)
1KѭWURQJKuQK 4.4, vүn ӣ chӃ ÿӝ CRM, lӋch pha 180 0 giҧm các gӧn cӫa dòng ac qua KDLQKiQKÿӃn tө ÿLӋn và tҧi (ID(total) QKѭKuQKĈyOjOêGRYuVDRFҩu hình hai nhánh hoҥWÿӝng tuҫn tӵ+ѫQQӳa, nӃXÿLӋn áp ngõ vào nhӓ KѫQPӝt nӱDÿLӋQiSQJ}UDFNJQJ sӁ không bӏ trùng lұp ӣ quá trình nҥSQăQJOѭӧng trên mӛi nhánh do hai nhánh hoҥWÿӝng QJѭӧFQKDXĈһc tính này giúp giҧPÿiQJNӇ dòng rms trên tө QJ}UDNKLÿLӅu kiӋn dòng vào thҩp và cho các ӭng dөQJÿDGөng, giá thành rҿ và linh hoҥt trong thiӃt kӃ
Trong nhiӅu cҩu hình chuyӇQÿәi (không chӗng lҩn giӳa hai lҫn nҥSQăQJOѭӧng cӫa hai nhánh, giá trӏ cao nhҩt cӫa dòng rms sӁ ÿѭӧc tính theo biӇu thӭc 4.3 ୈሺ୰୫ୱሻ ൌ ට ଵήξଶή ౫౪ మ ଽήή ౙైై ή ౫౪ ή మ (4.3)
Dòng rms giҧm thҩSKѫQNKLVRViQKYӟi cҩXKuQKWK{QJWKѭӡng khi hoҥWÿӝng ӣ chӃ ÿӝ CrM
7ѭѫQJWӵ, dòng rms qua tө ÿLӋQFNJQJJLҧm GӍa sӱ vӟi tҧi cӕ ÿӏnh, ta có thӇ xҩp xӍ ÿѭӧc giá trӏ tӕt nhҩt cӫa dòng tҧi thông qua biӇu thӭc 4.4 ܫ ௨௧ሺ௦ሻ ൌ ට ଵήξଶή ೠ మ ଽήగǤ ೌಽಽ ή ೠή ήఎ మ െ ቀ ೠ ೠ ቁ ଶ (4.4) Ĉӕi vӟi các cҩXKuQKWK{QJWKѭӡng thì ICout(rms) sӁ ÿѭӧc tính theo công thӭc 4.5
&iFEѭӟc thiӃt kӃ bӝ PFC 7.4kW
4.2.2 ;iFÿӏnh các thông sӕ cӫa mҥch thiӃt kӃ x ĈLӋn áp ngõ vào: 220VAC ± 10% (VacLL = 200V, VacHL = 240V) x Tҫn sӕ ÿLӋQiSOѭӟi (fLINE): 50 Hz/60 Hz x ĈLӋn áp ngõ ra: 600V (Vout(max)= 620V) x Công suҩt ngõ ra tӕLÿD3out): 7400W x Tҫn sӕ ÿyQJFҳt (fsw): 50kHz x Ĉӝ gӧQÿLӋn áp ngõ: (Vripple(p-p)) < 27V x HiӋu suҩt (K): 96%
'zQJÿӍnh trên cuӝn cҧPÿѭӧc tính theo công thӭc 4.5 ܫ ǡሺ୫ୟ୶ሻ ൌ ଶξଶήቀ ುೠ మ ቁ ఎή ೌಽಽ ൌ ଶξଶήଷ Ǥଽήଶ ൎ ͷͶǤͷܣ (4.5)
Và ܫ ǡ௦ሺ௫ሻ ൌ ூ ǡೖሺೌೣሻ ξ ൌ ସǤଵ ξ ؆ ʹʹǤʹܣ (4.6) Gía trӏ cuӝn cҧPÿѭӧc tính toán theo công thӭc 4.7 ܮ ఎή ೌಽಽ మ ήቀ ೇೠ ξమ ି ೌಽಽ ቁ ξଶή ೠ ήቀ ುೠ మ ቁή ೞೢሺሻ ൌ Ǥଽήଶ మ ήቀ లబబ ξమ ିଶቁ ξଶήήଷήହ ؆54.7àH (4.7)
4.2.3 Tính thông sӕ các linh kiӋn công suҩt
Các linh kiӋn công suҩt trên mҥFKÿѭӧc lӵa chӑn dӵDWUrQGzQJÿLӋQYjÿLӋn áp tӕi ÿD&Xӝn cҧPÿmÿѭӧFWtQKWURQJEѭӟc 3.2 CҫXGLRGHÿѭӧc lӵa chӑn dӵDWUrQGzQJÿӍnh trên cuӝn cҧm và sӁ có công suҩt tәQKDRÿѭӧc tính theo công thӭc 4.7 ܲ ௗ ൌ ସξଶ గ ή ೌಽಽ ή ೠ ఎ ൌ ସξଶ గ ή ଶ ή ସ Ǥଽ ؆ ͻǤͶܸ (4.7) GӍa sӱ iSUѫLWUrQPӛi diode là 0.5V thì công suҩt tәn hao trên cҫu diode sӁ là 34.7W
MOSFET trên mӛi nhánh sӁ ÿѭӧc lӵa chӑn dӵa vào giá trӏ ÿӍnh cӫDGzQJÿLӋn và dòng UPV'zQJUPVÿѭӧc tính theo công thӭc 4.8 ܫ ெሺ௦ሻ ൌ ଶήቀ ುೠ మ ቁ ξଷήఎή ೌಽಽ ή ටቀͳ െ ଼ήξଶή ೌಽಽ ଷήగή ೠ ቁ
Tө ÿLӋQQJ}UDÿѭӧc tính dӵa vào ba thông sӕÿӝ gӧQÿLӋQiSQJ}UDÿӝ gӧn dòng ÿLӋQÿӝ gӧQÿLӋQiSÿѭӧc tính theo công thӭc 4.9 ܸሺିሻ ൌ ೠ ଶగή ή ೠ ή ೠ
(4.9) Dòng rms trên tө ÿLӋQQJ}UDÿѭӧc tính theo công thӭc 4.10 ܫ ௨௧ሺ௦ሻ ൌ ට ଵήξଶή ೠ మ ଽήగή ೌಽಽ ή ೠ ήఎ మ െ ቀ ೠ ೠ ቁ ଶ
Chӑn tө ÿLӋQFyÿLӋn dung 3000àF sӁ ÿiSӭQJÿѭӧc cỏc yờu cҫXWUrQĈLӋn ỏp gӧn Vpp
= 13V khi tӕLÿDF{QJVXҩt (±3% Vout) và dòng rms sӁ có giá trӏ 15.6A
4.3 ThiӃt kӃ bӝ chuyӇQÿәi DC-DC theo cҩu hình Full-Bridge LLC
4.3.1 Thông sӕ thiӃt kӃ mҥch DC-DC:
Khi cҩu hình bӝ chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣng LLC có nhiӅXѭXÿLӇm nәi bұt QKѭKLӋu suҩt cao, EMI thҩp và mұWÿӝ QăQJOѭӧng cao ThiӃt kӃ mӝt bӝ chuyӇQÿәi cӝQJKѭӣQJÿzL hӓi nhiӅu công sӭc, nӛ lӵFÿӇ tӕLѭXKyDNKLso sánh vӟi thiӃt kӃ các bӝ chuyӇQÿәi
PWM Các phҫn tiӃp theo sӁ trình bày tәng quan vӅ hoҥWÿӝng cӫa mҥch cӝQJKѭӣng LLC và tính toán thông sӕ cho mҥch theo các yêu cҫu thiӃt kӃ QKѭVDX x ĈLӋn áp ngõ vào: 600V DC x ĈLӋn áp ngõ ra: 700V DC x Công suҩt ngõ ra tӕLÿD 7.4kW x Tҫn sӕ ÿyQJFҳt: 200kHz
4.3.2 Tәng quan vӅ bӝ chuyӇQÿәi Full-Bridge LLC
Phҫn này sӁ trình bày tәng quát vӅ hoҥWÿӝng cӫa bӝ chuyӇQÿәi LLC và dҥng sóng khi hoҥWÿӝng ӣ các chӃ ÿӝ khác nhau Hình 4.4 thӇ hiӋn bӝ chuyӇQÿәi LLC vӟi chӍnh OѭXWRjQFҫu ӣ ngõ ra HiӇu theo mӝWFiFKÿѫQJLҧn, bӕn khóa bán dүn sӁ ÿyQJFҳWÿӇ tҥo ra dҥQJVyQJYX{QJNtFKWKtFKGDRÿӝng trên bӝ cӝQJKѭӣng LLC, tӯ ÿyWҥo dòng ÿLӋn hình sin chҥy qua cuӝQVѫFҩp cӫa biӃn áp Ӣ cuӝn thӭ cҩp GzQJÿLӋQÿѭӧc chӍnh OѭXEӣi cҫu diode, tө ÿLӋn ӣ ngõ ra có nhiӋm vө lӑc dòng ac sau bӝ chӍQKOѭXYjFKRUD ÿLӋn áp DC
Hình 4 4 B͡ chuy͋Qÿ͝i Full-Bridge LLC vͣi c̭u hình ch͑QKO˱X)XOO-Bridge ͧ thͱ c̭p a Ĉ͡ lͫi chuy͋Qÿ͝LÿL n áp Ĉӝ lӧi Ĉӝ lӧLÿyQJFҳWĈӝ lӧi cӝQJKѭӣng * TӍ sӕ biӃn áp (Ns/Np) Ĉӝ lӧLÿyQJFҳt bҵng 1 nӃu cҩu Full-Bridge, và 0.5 nӃu là Half-Bridge Ĉӝ lӧi cӝQJKѭӣng có thӇ WKXÿѭӧc tӯ phân tích mҥch cӝQJKѭӣQJWѭѫQJÿѭѫQJ QKѭWURQJKuQK 4.5ÿӝ lӧi cӝQJKѭӣng là mӭFWăng cӫa hàm truyӅQQKѭWURQJcông thӭc 4.11
Hình 4 5 MҥFKWѭѫQJÿѭѫQJFӫa cҩu hình LLC ܭሺܳǡ ݉ǡ ܨ ௫ ሻ ൌ ฬ ̴ೌ ሺ௦ሻ ̴ೌ ሺ௦ሻ ฬ ൌ ி ೣ మ ሺିଵሻ ට൫Ǥி ೣ మ ିଵ൯ మ ାி ೣ మ Ǥ൫ி ೣ మ ିଵ൯ మ Ǥሺିଵሻ మ Ǥொ మ
7URQJÿy ܳ ൌ ඥ ೝ Τ ೝ ோ ೌ HӋ sӕ chҩWOѭӧng (Quality factor) ܴ ൌ ଼ గ మ Ǥ ே ು మ ே ೞ మ Ǥ ܴ Phҧn kháng tҧi ܨ ௫ ൌ ೞ ೣ Tҫn sӕ ÿyQJFҳt ݂ ൌ ଵ ଶగඥ ೝ Ǥ ೝ Tҫn sӕ cӝQJKѭӣng ݉ ൌ ೝ ା ೝ TӍ lӋ giӳa trӣ NKiQJVѫFҩp và trӣ kháng cӝQJKѭӣng
Có thӇ vӁ biӇXÿӗ giӳa hӋ sӕ cӝQJKѭӣng K vӟi tҫn sӕ ÿyQJFҳt cho các giá trӏ khác nhau cӫa hӋ sӕ chҩt Oѭӧng Q và giá trӏ PQKѭKuQK Lӵa chӑn giá trӏ m sӁ ÿѭӧc trình bày ӣ các phҫn sau, trong hình thì giá trӏ P ÿѭӧc dùng làm ví dө
Hình 4 6 Ĉӗ thӏ hӋ sӕ cӝQJKѭӣng theo hӋ sӕ chҩWOѭӧng
Có thӇ thҩy trong hình 4.6 rҵQJÿѭӡng cong Q ӣ Gѭӟi thҩSWѭѫQJӭng vӟi tҧi nhӓ Yjÿѭӡng cong Q ӣ SKtDWUrQWѭѫQJӭng vӟi tҧi nһng Có thӇ thҩy rҵng tҩt cҧ FiFÿѭӡng FRQJ4ÿLӅu kiӋn tҧi) cҳt qua tҥLÿLӇm tҫn sӕ cӝQJKѭӣng (tҥi Fx=1 hoһc fs=fr) và có FQJÿӝ lӧi
Tӯ hình 4.6 có thӇ thҩy rҵng tҩt cҧ FiFÿѭӡQJFRQJÿӝ lӧLÿӅXFyÿӍQK[iFÿӏnh ranh giӟi giӳa cҧm kháng và trӣ dung kháng cӫa khӕi cӝQJKѭӣQJGRÿyFK~QJWDFy thӇ [iFÿӏQKÿѭӧc vùng hoҥWÿӝng cҧPNKiQJYjGXQJNKiQJQKѭSKҫn tô mӡ trong hình, mөFÿtFKFKtQKFӫa viӋFSKkQFKLDKDLYQJQj\OjÿӇ duy trì hoҥWÿӝng cҧm kháng trên toàn dҧLÿLӋQiSQJ}YjRYjGzQJÿLӋn tҧi, và không bao giӡ UѫLYjRYQJKRҥWÿӝng dung kháng Yêu cҫu vùng hoҥWÿӝQJQKѭYұy là do ZVS chӍ ÿҥWÿѭӧc khi ӣ trong vùng FiPNKiQJKѫQQӳa vùng hoҥWÿӝQJGXQJNKiQJFyQJKƭDOjGzQJÿLӋn sӁ ÿLWUѭӟFÿLӋn áp, vì thӃ GzQJÿLӋn trên MOSFET sӁ chҧ\QJѭӧc lҥLWUѭӟc khi MOSFET tҳt, sau khi MOSFET tҳWGzQJQJѭӧc sӁ chҧ\TXDGLRGHErQWURQJ026)(7ÿLӅu này sӁ gây khó
NKăQFKR026)(7NKiFWURQJQKiQKNKLPӣÿk\FNJQJOjQJX\rQQKkQJk\UDWәn thҩt phөc hӗi và nhiӉu, dӉ Jk\UDFiFJDLÿLӋn áp và làm chӃt linh kiӋn b Các ch͇ ÿ͡ ho̩Wÿ͡ng cͯa m̩ch LLC
'Rÿӝ lӧi cӫa mҥFK//&ÿѭӧFÿLӅu chӃ bҵng tҫn sӕ, hoҥWÿӝng cӫa bӝ chuyӇn ÿәi có thӇ phân thành ba chӃ ÿӝ dӵa tUrQÿLӋn áp ngõ vào và dòng tҧLQKѭWURQJKuQK4.6
1 HoҥWÿӝng tҥi tҫn sӕ cӝQJKѭӣng, fs=fr
2 HoҥWÿӝng trên tҫn sӕ cӝQJKѭӣng, fs>fr
3 HoҥWÿӝQJGѭӟi tҫn sӕ cӝQJKѭӣng, fs2QOLQH@ $YDLODEOH http://www.thermoanalytics.com/support/publications/batterytypesdoc.html [Accessed: 20-Nov-2012]
[7] 17DPDL³5HFKDUJHDEOH%DWWHU\&KDUJLQJ0HWKRG´86
[8] -30)LJXHLUHGR)/7RIROLDQG%/$6LOYD³$5HYLHZRI6LQJOH3KDVH
3)& 7RSRORJLHV %DVHG RQ WKH %RRVW &RQYHUWHU´ LQ2010 9th IEEE/IAS
International Conference on Industry Applications - INDUSCON 2010, 2010, pp 1±6
[9] Praneeth, A V J S., and Sheldon S Williamson "A Review of Front End
AC-DC Topologies in Universal Battery Charger for Electric Transportation."
In 2018 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), pp 293-298 IEEE, 2018
[10] ';X=-LQGRQJ&:HL\XQ LQMXQDQG)&/HH³(YDOXDWLRQRI2XWSXW
)LOWHU&DSDFLWRU&XUUHQW5LSSOHVLQ6LQJOH3KDVH3)&&RQYHUWHUV´LQPower
[11] Sukesh, N.; Pahlevaninezhad, M.; Jain, ³P.K Analysis and implementation of a single stage flyback PV microinverter with soft switching´ IEEE Trans Ind Electron 2014, 61, 1819±1833
[12] Huiping, Ye, Xiao Lei, Ma Shiben, and Wang Zhifu "The study of the on- board charger with the bridgeless PFC." In 2011 4th International Conference on Power Electronics Systems and Applications, pp 1-3 IEEE, 2011