Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)

Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba pha ghép tầng đa bậc (study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

Người hướng dẫn khoa học 1: T N

Người hướng dẫn khoa học 2: G T N

7 PG T Ngu n Th nh Phương Ủ vi n, Thư ký

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận án tiến sĩ cấp cơ sở đã được sửa chữa

Chủ tịch Hộ đồ đá h giá LATS cấp cơ sở

G T

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM

VIỆN ĐÀO TẠO AU ĐẠI HỌC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NG ĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TP HCM, ngày … tháng… năm 20…

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TIẾN Ĩ

Họ tên NCS: Trần ăn Thuận Giới tính: Nam Ngà , tháng, năm sinh: 27/8/1974 Nơi sinh: c Gi ng Chuyên ngành: thuật điện Mã số NCS: 62520202

I- T đề tài: Nghiên cứu bộ nghịch ưu tăng áp ph gh p tầng đ ậc

(study the three-phase cascaded multilevel switched boost inverter)

II- Nhiệm vụ và nội dung:

- T m hi u các cấu h nh tăng áp C- C tru n thống, s sánh ưu nhược đi m, t đ đ uất cấu h nh mạch tăng áp C- C với hệ số tăng áp và hiệu suất c

- Tìm hi u cấu hình nghịch ưu tăng áp đ ậc, so sánh, nhận xét

- Nghiên cứu đ xuất cấu hình ghép tầng nghịch ưu tăng áp đ ậc ba pha giải quyết các vấn đ đặt ra k trên

- Xây dựng mô hình mô phỏng và thực nghiệm cấu h nh đ xuất

- Đ xuất hướng nghiên cứu phát tri n tiếp th củ đ tài

III- Ngày giao nhiệm vụ: 03/09/2015

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 21/12/2018

V- Cán bộ ớng dẫn: T Ngu n Minh h i, PG T Ng C Cường

LỜI A ĐOAN

T i in c m đ n đ à c ng tr nh nghi n cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chư t ng được ai công bố trong bất k công trình nào khác

T i in c m đ n rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án này củ t i

đã được cảm ơn đầ đủ và các thông tin trích dẫn sử ng trong luận án đã được chỉ rõ nguồn gốc

Nghiên cứu sinh thực hiện

LỜI CẢ ƠN Xin cảm ơn Thầ TS NGUYỄN IN AI, G T NGÔ AO ƯỜNG

đã tận t nh hướng dẫn tôi thực hiện luận án nà

Chân thành gửi lời cảm ơn đến n giám hiệu, t àn th quí thầ c trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh đã giảng dạ , hướng dẫn và tạo mọi đi u kiện thuận ợi, m i trường học tập, nghi n cứu tốt cho tôi

Cảm ơn n ãnh đạo, quí Thầ C iện k thuật H T CH, Ph ng th nghiệm Điện – Điện tử Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Ch Minh, Ph ng th nghiệm Điện tử c ng suất c ng nghệ c Trường Đại học ư phạm thuật Thành phố Hồ

Ch Minh c ng uý h h h n n h ng ng

h n đã hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu c ng

như h àn chỉnh luận án

Xin cảm ơn Đ ủ , G Trường Đại học Thông tin Liên lạc và đồng nghiệp

đã động vi n, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và công tác

Trân trọng !

Nghi n cứu sinh

Trầ Vă T ận

TÓM TẮT

Cấu hình nghịch ưu tăng áp I ( witch st inv rt r), nhất là cấu hình nghịch ưu tăng áp cải tiến qSBI (quasi- witch st inv rt r) c đặc tính hoạt động tương tự với cấu hình nghịch ưu nguồn Z (Z−s urc inv rt r) như: hả năng tăng hoặc giảm điện áp với một gi i đ ạn chuy n đổi và giảm sự ảnh hưởng củ nhi u điện

t EMI Không những thế, cấu hình qSBI sử d ng t hơn 1 t điện và 1 cuộn cảm so với cấu hình nghịch ưu nguồn Z Kết quả à k ch thước và giá thành củ I giảm đáng k so với nghịch ưu nguồn Z Vì vậy, cấu hình nghịch ưu tăng áp cải tiến hoàn toàn có th được ng đ thay thế nghịch ưu tru n thống c ng như nghịch ưu nguồn

Z trong các ứng d ng công suất thấp Mặt khác, không giống như việc đi u khi n điện

áp trên thanh cái DC trong cấu hình nghịch ưu nguồn Z, giá trị đỉnh củ điện áp trên thanh cái DC của cấu hình qSBI luôn bằng với giá trị điện áp trên t điện n n điện áp trên thanh cái DC của cấu hình qSBI có th đi u khi n trực tiếp th ng u đi u khi n điện áp trên t Trong luận án này sẽ tìm hi u và phân tích hoạt động của cấu hình nghịch ưu tăng áp và gh p tầng nghịch ưu tăng áp ph n cạnh đ , phương pháp

đi u chế độ rộng ung (P M) mới sẽ được sử d ng đ tăng độ lợi áp và cải thiện chỉ

số đi u chế nâng cao chất ượng đầu ra của bộ nghịch ưu Ng ài r , ộ đi u khi n điện

áp trên t c ng được sử d ng đ giữ ổn định điện áp ng r khi điện áp nguồn cung cấp ở đầu và th đổi hoặc khi có sự th đổi của tải đầu r

Dựa trên cấu h nh I được ph n t ch, cấu h nh gh p tầng nghịch ưu tăng áp

ph đ ậc được đ xuất với một giải thuật đi u khi n các module trong cấu h nh nhằm giảm các thành phần sóng hài bậc cao củ điện áp ng r iệc n ng c hệ số tăng áp

ch các mạch nghịch ưu c ng sẽ được nghi n cứu và đ uất nhằm cải thiện hệ số tăng áp ch các mạch nghịch ưu Cấu hình ghép tầng nghịch ưu tăng áp ph đ ậc

đ xuất giải u ết được các vấn đ xảy ra trong nghịch ưu đ ậc truy n thống đ à vấn đ không cân bằng nguồn áp một chi u ( C) đầu và cung cấp giữ các m u

tr n ất k ph nà việc ng n mạch xảy ra trong cầu H của mạch nghịch ưu tru n thống n ng c hệ số tăng áp, đồng thời làm cải thiện độ méo hài tổng (THD) và giảm

sự ảnh hưởng củ nhi u điện t (EMI) Các kết uả ý thu ết sẽ được ki m tr tr n m hình mô phỏng trên phần m m chuyên d ng P IM Đồng thời cấu h nh đ xuất c ng được thực nghiệm trên phần cứng có sử d ng mạch đi u khi n ằng kit P

ABSTRACT

The switched boost inverter (SBI) topology, especially the quasi switched boost inverter (qSBI) configuration, has the same operating principle as the Z-source inverter such as buck-boost voltage capability with single stage conversion and electromagnetic interference immunity Compared to the Z-source inverter, the qSBI uses one less inductor and one less capacitor As a result, the size and cost of the inverter are reduced significantly So, the qSBI can be used to replace traditional inverters as well as Z-source inverter in low power applications On the other hand, unlike the DC-link voltage controller in the Z-source inverter topology, because the peak DC-link voltage of the qSBI is the same as the capacitor voltage of the qSBI, the dc-link voltage in the qSBI can be controlled directly through controlling the capacitor voltage This dissertation will focus on researching and analyzing the operating principles of the quasi switched boost inverter topology and cascaded three-phase quasi switched boost inverter topology Besides, a new PWM control method will be applied to the quasi switched boost inverter topology to increase voltage gain and improve modulation index for high-quality output The capacitor voltage controller is also used to keep constant output voltage when the supply input voltage changes or the load changes

Based on the analyzed quasi switched boost inverter topology, a cascaded phase multi-level quasi switched boost inverter is proposed Furthermore, a control strategy for modules in the cascaded multilevel quasi switched boost inverter topology

three-is also presented to limit high harmonic components in output voltage Besides, The strategies for improving voltage gain is also researched and proposed The cascaded three-phase multi-level quasi switched boost inverter solves the problems in the traditional cascaded multi-level inverter as following: unbalance source DC voltage problem between modules, module voltage cannot be higher than source DC voltage and shoot-through problem in H-bridge Also, the cascaded three-phase multi-level quasi switched boost inverter has low THD of the output voltage and EMI imunity capability Theoretical results will be verified on the simulation model using PSIM software The proposed configuration was also tested on hardware using the DSP TMS320F28335 control circuit to validate the theoretical analysis and simulation

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN iii

LỜI CẢM ƠN iv

TÓM TẮT v

DANH SÁCH HÌNH x

DANH SÁCH BẢNG xii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xiii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU xiii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Tổng quan v vấn đ nghi n cứu 1

1.1.1 Nghị h - t t nt m 5

1.1.2 Nghị h p tụ (Flying capacitor inverter) 6

1.1.3 Nghị h ng gh t ng 7

1.2 M c đ ch củ đ tài 8

1.3 Nhiệm v và giới hạn củ đ tài 9

1 4 Phương pháp nghi n cứu 9

1 5 Đi m mới củ đ tài 9

1.6 Giá trị thực ti n củ đ tài 10

CHƯƠNG 2: CƠ Ở LÝ THUYẾT 11

2 1 Nghịch ưu nguồn áp 11

2.1.1 Khái niệm h n 11

2.1.2 Nghị h tăng á t n th ng -H) 14

2.1.3 C hình bản của nghị h ng ồn Z 15

2.1.4 Nghị h tăng á 18

CHƯƠNG 3: O ÁNH NGHỊCH LƯ T NG ÁP CẢI TIẾN ( I) ỚI NGHỊCH LƯ CẦU H KẾT HỢP MẠCH T NG ÁP C-DC 24

3 1 Đặt vấn đ 24

3.2 Phân tích, so sánh cấu h nh củ I-H và qSBI 25

3.2.1 Giới thiệu khái quát 25

3.2.2 Phân tích nguyên lý ho t ộng của c u hình BDI-H 27

3.2.3 Phân tích nguyên lý ho t ộng của c u hình qSBI 29

3 3 T nh t án tổn h và hiệu suất 34

n h t n m h 34

2 n h t n - t 36

n h t n ộn ảm 36

n h t n tụ ện 36

3 4 ết uả thực nghiệm 38

ết uận chương 3 39

CHƯƠNG 4: Đ T MẠCH T NG ÁP C-DC 41

4 1 Đặt vấn đ 41

4.2 Bộ tăng áp C- C kh ng cách độ lợi cao 42

2 há át 42

2 2 xu t c hình m h tăng á - hông á h ộ lợi cao 46

4.2.3 Kết quả mô phỏng th ngh ệm 53

Kết luận chương 4 56

CHƯƠNG 5: GHÉP TẦNG NGHỊCH LƯ T NG ÁP A PHA 57

5 1 Cấu h nh gh p tầng (Cascaded) nghịch ưu ph tru n thống 57

5.2 Ghép tầng nghịch ưu tăng áp một pha 58

5.2.1 C u hình ghép t ng nghị h t n th ng một pha 58

5.2.2 C u hình ghép t ng nghị h tăng á ải tiến một pha 59

5 3 Đ uất cấu hình ghép tầng nghịch ưu tăng áp ph (CHB-qsBI) 62

5.3.1 Giới thiệu c u hình 62

5.3.2 Phân tích ho t ộng của c hình xu t 62

5.4 Mô phỏng gh p tầng nghịch ưu tăng áp một pha 71

5.4.1 Các thông s của m ch 71

5.4.2 Kết quả mô phỏng 71

5.5 Mô phỏng gh p tầng nghịch ưu tăng áp ph 73

5.5.1 T ng hợp các nguồn DC trên một pha cân bằng 74

5 5 2 ng hợp các nguồn DC trên một pha không cân bằng 76

5.6 Thực nghiệm 78

5.6.1 Kết quả th c nghiệm trên c hình gh t ng một pha 78

5.6.2 Kết quả th c nghiệm trên c hình gh t ng b h 81

ết uận chương 5 86

CHƯƠNG 6: ẾT LUẬN 87

6 1 ết uận nội dung trình bày của luận án 87

6 2 Hướng phát tri n 88

PHỤ LỤC 01- ANH MỤC CÔNG TRÌNH Đ CÔNG Ố 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1, 1.2: ơ đồ khối của bộ nghịch ưu tru n thống 3

Hình 1.3: Bộ nghịch ưu áp ạng đi-ốt kẹp (NPC) 6

Hình 1.4: Bộ nghịch ưu áp ạng kẹp t (FC) 6

Hình 1.5: Bộ nghịch ưu áp đ ậc dạng Cascade ba pha 7

Hình 2.1: Ngu n ý đi u khi n hệ thống điện h ưới u nghịch ưu 14

Hình 2.2: Cấu hình nghịch ưu tru n thống kết hợp bộ tăng áp C-DC 15

Hình 2.3: Cấu hình nghịch ưu nguồn Z một ph cơ ản 15

Hình 2.4: Mạch tương đương của bộ nghịch ưu nguồn Z khi h ạt động 16

Hình 2.5: Bộ nghịch ưu nguồn Z ph cơ ản 16

Hình 2.6: Cấu hình nghịch ưu tăng áp cơ ản 18

Hình 2.7: Cấu hình nghịch ưu tăng áp cải tiến 19

Hình 2.8: Các trạng thái hoạt động của nghịch ưu tăng áp cải tiến 19

Hình 2.9: Giản đồ ung đi u chế sóng Sin cho nghịch ưu tăng áp cải tiến 21

ì 3 1: ơ đồ mạch củ ộ nghịch ưu I-H 26

ì 3 2: ơ đồ mạch củ ộ nghịch ưu I 26

ì 3 3: ơ đồ mạch tương đươngcủ I-H 27

ì 3 4: ơ đồ mạch tương đương củ I 30

ì 3 5: sánh hệ số tăng áp củ I-H và I 32

ì 3 6: sánh hiệu suất củ I-H và I tr ng các trường hợp 37

Hình 3.7: Kết quả thí nghiệm cho bộ qSBI với D = 0.4 39

Hình 4.1: ơ đồ khối mạch biến đổi tăng áp C-DC 42

Hình 4.2: Cấu hình DC- C tăng áp C sc 43

Hình 4.3: Cấu hình DC- C tăng áp MC ( t g Mu tip i r C s) 44

Hình 4.4: Cấu h nh tăng áp k p 45

Hình 4.5: ơ đồ khối mạch tăng áp c-dc 46

Hình 4.6: Bộ chuy n đổi tăng áp C- C kh ng cách c độ lợi cao 46

Hình 4.7: ạng s ng ung đi u khi n củ ộ chu n đổi C- C đ uất 47

Hình 4.8: Trạng thái hoạt động của mạch khi S0 dẫn 48

Hình 4.9: Trạng thái hoạt động của mạch khi S0 ng t 48

Hình 4.10: Trạng thái hoạt động của mạch ở chế độ không liên t c (DCM) 49

Hình 4.12: Đường bao của Kcrit ph thuộc vào D trong chế độ CCM / DCM 51

Hình 4.13: ết uả m phỏng DC-DC 53

Hình 4.14: M h nh thực nghiệm DC-DC 54

Hình 4.15: ết uả thực nghiệm C-DC 55

ì 4 16: Hiệu suất và độ ợi tăng áp củ mạch tăng áp C- C đ uất 56

Hình 5.1: Bộ nghịch ưu áp đ ậc dạng Cascaded ba pha tru n thống 57

Hình 5.2: Cấu hình nghịch ưu c sc một pha truy n thống 59

Hình 5.3: Cấu hình ghép tầng nghịch ưu tăng áp 3 ph đ xuất 60

Hình 5.4: Giản đồ thuật t án đi u khi n đi u chế P M 61

Hình 5.5: K thuật PWM cho cấu hình ghép tầng nghịch ưu tăng áp 61

Hình 5.6: Cấu hình nghịch ưu tăng áp Cascaded 3 ph đ xuất (CHB-qSBI) 62

Hình 5.7: Ba trạng thái hoạt động của qSBI 64

Hình 5.8: Cấu hình nghịch ưu tăng áp 3 ph nguồn Z (CH -qZBI) 66

Hình 5.9: sánh hệ số độ ợi tăng áp củ CH - I và CH -qZSI 67

Hình 5.10: Giản đồ thuật t án đi u khi n đi u chế P M 69

Hình 5.11: K thuật đi u chế độ rộng xung PWM 70

Hình 5.12: ết uả m phỏng một ph 72

Hình 5.13-5.16: ết uả m phỏng ph 75

Hình 5.17: Mô hình thực nghiệm trên một module một ph 79

Hình 5.18, 5.19: ết uả thực nghiệm tr n một ph 80

Hình 5.20: Mô hình thực nghiệm cấu h nh gh p tầng ph 81

Hình 5.21, 5.22: ết uả thực nghiệm 83

Hình 5.23: Hiệu suất củ mạch 85

DANH SÁCH BẢNG

B ng 2.1: So sánh các cấu hình nghịch ưu tăng áp 22

3 1: sánh giữ I và I-H ở c ng đi u kiện đầu và và đầu r 34

3: Khoảng thời gian dẫn và ng điện dẫn củ h i ộ nghịch ưu 35

3 3: Các th m số inh kiện cuả mạch I 38

B ng 4.1: Các thông số của cấu hình DC-DC đ xuất 52

B ng 4.2: Linh kiện dùng trong mô hình thí nghiệm DC-DC 53

B ng 5.1: So sánh các cấu hình ghép tầng nghịch ưu tăng áp 65

B ng 5.2: So sánh cấu hình ghép tầng nghịch ưu tăng áp 66

B ng 5.3: Các trạng thái gic củ chu n mạch tr n một m u I 69

B ng 5.4: Các thông số của mạch mô phỏng cấu h nh một ph 71

B ng 5.5: Các thông số của mạch mô phỏng cấu h nh ph 73

B ng 5.6: Các thông số cho một module mạch thực nghiệm một ph 79

B ng 5.7: Các thông số cho một module mạch thực nghiệm ba pha 82

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

PWM: Pulse Width Modulation

DSP: Digital Signal Processing

SBI: Switched Boost Inverter

CHB: Cascaded H-bridge

qSBI: Quasi-Switched Boost Inverter

qZSI: Quasi-Z-source inverter

BDI-H: Boost DC-DC Inverter and H-bridge

NPC: Neutral point clamped multi converter

i L: ng điện qua cuộn cảm

D: Tỷ số ng n mạch trong mỗi chu k

i PN: ng điện ng n mạch

M: Chỉ số đi u chế

S: Các kh đ ng ng t

Vac: Điện áp ng r ộ nghịch ưu

Vt: Điện áp trên tải

ƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Tr ng chương nà , sẽ khái uát các nội ung nghi n cứu c i n u n tr ng

đ chủ ếu tập chung và tổng u n v các cấu h nh nghịch ưu tăng áp Ph n t ch

và àm r uá tr nh phát tri n, ưu nhược đi m củ các cấu h nh nghịch ưu tăng áp Những ứng ng tr ng thực tế và hiệu uả củ các ộ nghịch ưu c ng như các cấu

h nh đã được ứng ng tr ng các mặt củ đời sống n sinh, ã hội

Chương nà c ng đ cập àm r phạm vi nghi n cứu, phương pháp nghi n cứu

và những đi m mới củ đ tài tr ng uận án đư r Đồng thời n u vấn đ nghi n cứu nghi n cứu củ uận án tr n cơ sở tổng u n được đ cập

1.1 Tổng quan về vấ đề nghiên cứu

Trong những năm t thập kỷ 80 của thế kỷ trước, ngành k thuật điện tử chủ yếu được nghiên cứu và ứng d ng trong các mạch thuộc ĩnh vực đi u khi n, đ ường, bả n…ch hệ thống điện công nghiệp n i chung h c n được gọi à điện

ước sang thế kỷ XXI, cùng với sự phát tri n mạnh mẽ của n n kinh tế xã hội, đặc biệt là trong bối cảnh n n cách mạng công nghiệp lần thứ 4 đ ng i n r c ng như những phát tri n vượt bậc củ các mặt đời sống ã hội thì nhu cầu tiêu th điện năng ngày càng lớn Hiện nay ở nước ta có 2 nguồn sản xuất điện năng chủ yếu đ

là thủ điện và nhiệt điện Nhiệt điện hiện nay chủ yếu là 3 nguồn: nhiệt điện sử

ng than, nhiệt điện khí và nhiệt điện dầu [2]

Vì thế, việc đẩy mạnh nghiên cứu, ứng d ng k thuật mới đ kh i thác các nguồn năng ượng tái tạ , nhất à năng ượng mặt trời góp phần tạo thêm nguồn cung cấp điện năng à u hướng tất yếu của thế giới nói chung và Việt Nam nói

ri ng Năng ượng mặt trời là một trong những nguồn năng ượng tái tạo quan trọng nhất mà thiên nhiên cung cấp cho chúng ta với một qui mô rất lớn cả v thời gian

c ng như kh ng gi n Đồng thời n c ng à nguồn gốc của các nguồn năng ượng tái tạ khác như năng ượng gi , năng ượng sinh khối, năng ượng thủy tri u,… Năng ượng mặt trời cùng với các nguồn năng ượng tái tạo có th nói là vô tận [2] Tu nhi n, đ khai thác và sử d ng nguồn năng ượng này một cách có hiệu quả, cần phải biết các đặc trưng, tính chất cơ ản củ n , đặc biệt khi nó cung cấp tới b mặt trái đất và cần phải kết nối nguồn năng ượng này thông qua hệ thống ưới điện thông minh có sẵn bằng các bộ nghịch ưu tối ưu h có khả năng kết nối với điện xoay chi u Khi có ánh sáng mặt trời tác động đến ã pin, khi đ th ng

u hệ thống pin mặt trời h ạt động sẽ tạ r điện năng một chi u, điện năng một chi u nà được chuy n đổi thành điện năng chi u bởi bộ nghịch ưu ộ đi u khi n có chức năng tru n năng ượng nà đến ưới điện

Các bộ nghịch ưu nguồn áp tru n thống được chỉ ra trong [1], [3] được ứng

d ng rộng rãi tr ng đi u khi n động cơ, bộ ưu điện, điện, hệ thống phân phối điện…Tu nhi n, c một vài hạn chế khi sử d ng bộ nghịch ưu tru n thống như:

 Thứ nhất à điện áp xoay chi u ngõ ra luôn nhỏ hơn điện áp nguồn một chi u cung cấp ở ng và

 Thứ hai là các khóa bán dẫn trên cùng một nhánh không th đ ng đồng thời được v úc đ ảy ra tình trạng ng n mạch (h tr ng ẫn) nguồn áp một chi u làm mất n t àn c ng như hư hỏng thiết bị

 Thứ ba là việc tạo ra khoảng thời gian chết (tr ) trong quá trình chuy n mạch của các khóa bán dẫn nà c ng àm tăng độ méo dạng áp đầu ra

Đối với những nguồn năng ượng mới, năng ượng tái tạ như pin mặt trời (PV), pin nhiên liệu (fu c )…, điện áp ngõ ra của các dạng năng ượng này là điện một chi u có giá trị điện áp thấp, không ổn định ph thuộc theo thời gian, đi u kiện m i trường làm việc Sử d ng các nguồn năng ượng tái tạ nà đ chuy n đổi

thành điện xoay chi u 220 /380 , đ i hỏi điện áp một chi u trước khi đư và ộ nghịch ưu phải có giá trị lớn hơn 310 C mới c th ch r được điện áp chi u ng r 220 Vrms Điện áp một chi u có giá trị lớn có th thực hiện bằng cách

m c nối tiếp các tấm pin điện áp thấp với nh u, đồng nghĩ với số ượng pin phải nhi u, l p đặt trên diện tích rộng lớn; Đi u này chỉ thích hợp với hệ thống công suất lớn, c đi u kiện tri n khai trên diện tích rộng Với những hệ thống công suất nhỏ,

đ tạ r điện xoay chi u 220V/380 t nguồn điện áp thấp, người t thường dùng các biện pháp sau:

 Một là dùng máy biến áp tần số thấp (50Hz) đ tăng điện áp xoay chi u ngõ

ộ nghịch

ưu DC-AC

Tải chi u

150~300Vdc

VacBiên độ thấp

220/380 VAC

Hình 1.1: ơ đồ khối của bộ nghịch ưu tru n thống

ộ nghịch

ưu DC-AC

Tải chi u

150~300Vdc

800

Hình 1.2: ơ đồ khối của bộ nghịch ưu tru n thống

sử d ng bộ tăng áp một chi u Kết quả sẽ c h i gi i đ ạn chuy n đổi là t điện áp một chi u thấp sang một chi u cao (DC- C) và điện áp một chi u cao sang xoay chi u cao (DC-AC) hoặc t điện áp một chi u thấp sang xoay chi u thấp (DC-AC) và điện áp xoay chi u thấp

sang xoay chi u cao qua biến áp (AC-AC) Đi u này sẽ àm tăng k ch thước, giảm hiệu suất của toàn hệ thống, tăng giá thành ộ nghịch ưu c ng như thiết bị Chính

vì vậy mà việc nghiên cứu các cấu hình nghịch ưu kết hợp tăng áp ng tr ng mạch nghịch ưu h sử d ng cấu hình mạch kết hợp với hệ số tăng áp c ch ph p ỏ qua khâu biến đổi tăng áp C- C c ng là một yêu cầu được đặt ra khá cấp thiết Cấu hình nghịch ưu nguồn Z đã được đ xuất trong [4], [5] đã giải quyết được những hạn chế của bộ nghịch ưu tru n thống Trong cấu hình nghịch ưu nguồn Z, điện áp ngõ ra được đi u khi n đ lớn hơn điện áp một chi u cung cấp chỉ qua một lần chuy n đổi thông qua tỷ số ng n mạch Việc cho phép hoạt động ng n mạch (các khóa bán dẫn trên cùng một nhánh đ ng đồng thời) đồng nghĩ với việc không cần phải tạo ra khoản thời gian chết trong quá trình chuy n mạch, làm cải thiện được chất ượng điện áp ngõ ra Vì thế mà bộ nghịch ưu nà c ng đã được ứng

d ng khá rộng rãi trong một số mạch chức năng với hiệu suất c ng như hiệu quả sử

ng cao trong thực ti n

Trong một vài thập niên gần đ , nghịch ưu nguồn Z đã được phát tri n và nhận được nhi u sự quan tâm nghiên cứu Các nghiên cứu v nghịch ưu nguồn Z bao gồm: m h nh h và đi u khi n trong [4], [8], k thuật đi u chế độ rộng xung (PWM) trong [6], ứng d ng tr ng năng ượng tái tạo trong [10] và phát tri n các cấu hình nguồn Z ưới nhi u dạng khác nhau được trình bày ở [11]-[15] Tuy nhiên, việc sử d ng hai cuộn cảm và hai t điện trong cấu hình nghịch ưu nguồn Z làm tăng k ch thước và giá thành của bộ nghịch ưu Đối với những ứng d ng công suất thấp, việc lựa chọn c ng như u cầu đặt r đối với k ch thước, trọng ượng và giá thành là tiêu chí cần phải ưu ti n hàng đầu thì cấu hình nghịch ưu nguồn Z chư thực sự là lựa chọn phù hợp nhất

T những đi m còn hạn chế của nghịch ưu nguồn Z; Cấu hình nghịch ưu tăng áp cơ ản được đ xuất trong [14] và [15] dựa trên cấu hình Watkins-Johnson ngược có th là lựa chọn đ thay thế nghịch ưu nguồn Z trong một vài ứng d ng có công suất thấp Mặc dù cấu hình nghịch ưu nà c đặc tính hoạt động giống với cấu hình nghịch ưu nguồn Z do có trạng thái hoạt động ng n mạch, nhưng cấu hình nghịch ưu tăng áp cơ ản lại sử d ng t hơn một t điện, một cuộn dây và nhi u

hơn một khóa bán dẫn Các ph n t ch và đi u khi n PWM cho cấu h nh nà được trình bày trong [14] Tuy nhiên cấu hình này có một số hạn chế như:

 Một là, c hệ số tăng áp thấp hơn s với nghịch ưu nguồn Z

 H i à, ng điện nguồn hoạt động không liên t c với i n độ nhấp nhô lớn

vì nó kết nối trực tiếp đến đi-ốt, ảnh hưởng đến chất ượng của bộ nguồn và đ i khi mạch lọc nguồn cần được tăng cường sử d ng đ bảo vệ nguồn dẫn đến tăng k ch thước c ng như giá thành

Cấu hình nghịch tăng cải tiến được đ xuất trong [16] đã c những ưu đi m vượt trội so với cấu hình nghịch ưu tăng áp cơ ản như:

 Thứ nhất à ng điện nguồn hoạt động ở chế độ liên t c

 Thứ hai là cải thiện hệ số tăng áp (nâng hệ số tăng áp n ằng với cấu hình nghịch ưu nguồn Z)

Tuy nhiên với cấu hình nghịch ưu áp ậc th điện áp ngõ ra tồn tại nhi u thành phần sóng hài bậc cao đ khi nối ưới đ i hỏi phải thiết kế bộ lọc lớn, kết quả àm tăng k ch thước và tăng giá thành của bộ nghịch ưu Các cấu hình nghịch

ưu đ ậc ạng đi-ốt kẹp (NPC), t kẹp (FC) và gh p tầng (cascaded) trong 19], [72-76], đã kh c ph c được các vấn đ của nghịch ưu ậc như điện áp đặt trên các linh kiện giảm xuống nên công suất tổn hao linh kiện c ng giảm theo; tần

[17-số đ ng ng t lớn nên các thành phần hài bậc cao củ điện áp ra giảm nhỏ hơn s với

bộ nghịch ưu ậc, nhưng vẫn tồn tại một số nhược đi m như điện áp xoay chi u ngõ ra vẫn thấp hơn điện áp một chi u cung cấp Bên cạnh đ vấn đ mất cân bằng giữa các nguồn một chi u đầu vào cung cấp cho nghịch ưu đ ậc c ng à một trở ngại lớn Ng ài r khi tần số đ ng ng t tăng n th tổn h sinh r tr ng uá tr nh

đ ng ng t ại tăng n đi u nà cần phải được giải u ết một cách hài h Đối với các cấu h nh nghịch ưu đ ậc đã được nghi n cứu trước đ như tr nh ầ tr ng các tr ch ẫn ở tr n chỉ r ưu đi m c ng như hạn chế c th đ à:

1.1.1 Nghịch lưu u - NPC (Neutral Point Clamped)

Cấu h nh nà được chỉ r tr ng H nh 1 3, n được sử d ng tr ng trường hợp khi các nguồn vào một chi u (DC) tạo nên t hệ thống điện xoay chi u (AC) Bộ

nghịch ưu đ ậc NPC có một mạch nguồn C được phân chia thành một số cấp điện áp nhỏ hơn nhờ chuỗi các t điện m c nối tiếp Giả sử mạch nguồn DC gồm n nguồn c độ lớn bằng nhau m c nối tiếp, điện áp nguồn DC có th đạt được (n+1) giá trị khác nhau và số bậc điện áp nghịch ưu à (n+1) ậc

+ -

+ -

S4

S12 S11

S10

Nối tải ph

A B C

Hình 1.3: Bộ nghịch ưu áp ạng đi-ốt kẹp (NPC)

Bộ nghịch ưu áp đ ậc dùng đi-ốt kẹp c ưu đi m cải thiện được dạng sóng điện áp tải và giảm sự tăng vọt điện áp (gai áp) trên linh kiện n lần Với bộ nghịch

ưu đ ậc, điện áp trên các t c ng như inh kiện khác và tần số đ ng ng t của các

kh điện tử được giảm đi một nữa Tuy nhiên với số bậc n > 3 thì mức độ chịu gai

áp trên các đi-ốt khác nhau, ngoài ra sự cân bằng điện áp giữa các nguồn C đầu vào (áp trên t ) trở n n kh khăn, đặc biệt khi số bậc càng lớn

1.1.2 Nghịch lưu p tụ (Flying capacitor inverter)

V d

A B C

S6 S5

Cấu trúc bộ nghịch ưu ki u t bay (FC) được chỉ ra trong Hình 1.4 thay thế cho đi-ốt kẹp dựa vào những thuận lợi của ki u cấu tạ nà đ à:

+ Khi tần số tăng c th c th không cần dùng bộ lọc

+ Có th đi u tiết công suất tác d ng và công suất phản kháng t đ c th

đi u tiết được phân bố công suất trong ưới dùng bộ nghịch ưu

Tuy nhiên, ki u FC c ng c n c những nhược đi m chủ yếu là:

+ Số ượng t công suất lớn tham gia trong mạch nhi u dẫn đến giá thành tăng

và độ tin cậy c ng giảm

+ Việc đi u khi n kh khăn khi số bậc nghịch ưu tăng c

1.1.3 Nghịch lưu dạng h (Cascaded)

+

-+ -

+ -

+

-+ -

+ -

S6

S5

S8 S7

S12 S11

S14 S13

S16 S15

S20 S19

S22 S21

24 S23

Tải ph

Hình 1.5: Bộ nghịch ưu áp đ ậc dạng Cascade ba pha

Hình 1.5 là cấu trúc cơ ản của bộ nghịch ưu tăng áp đ ậc ba pha ki u ghép tầng (cascaded) Trong cấu hình này sử d ng các nguồn một chi u (DC) ở đầu vào riêng, thích hợp ch trường hợp sử d ng nguồn DC có sẵn, ví d ưới dạng c quy, pin Bộ nghịch ưu ki u cascade gồm nhi u bộ nghịch ưu áp cầu H một pha ghép nối tiếp với nhau Bằng cách k ch đ ng các inh kiện trong mỗi bộ nghịch ưu áp một pha, ba mức điện áp (- /2, 0, /2) được tạo thành Sự kết hợp hoạt động của

n bộ nghịch ưu áp tr n một nhánh sẽ tạo nên n mức điện áp âm (-Vd/2, -2*Vd/2, -n*Vd/2); n mức điện áp ương ( /2, 2* /2,…n* /2) và mức áp 0 Như vậy,

bộ nghịch ưu áp ạng cascade gồm n bộ nghịch ưu áp một pha trên mỗi nhánh sẽ tạo thành bộ nghich ưu (2n+1) ậc

Tần số đ ng ng t trong một linh kiện có th giảm đi n ần Điện áp đặt lên các linh kiện c ng giảm đi, ch ph p sử d ng IG T điện áp thấp Mạch nghịch ưu đạt được sự cân bằng điện áp các nguồn DC (v à điện áp nà cố định)

Đối với các dạng sơ đồ các cấu hình nghịch ưu đ ậc v a nêu trên, xét một cách khái quát thì tuy mỗi cấu h nh đ u có những ưu và nhược đi m riêng khác nhau, song trong thực tế dạng ghép tầng (cascaded) và dạng NPC vẫn được th ng

d ng nhất

Trong luận án này sẽ tr nh à những nội ung tìm hi u và phân tích hoạt động của cấu hình nghịch ưu tăng áp cải tiến (qSBI) và thuật t án đi u khi n ổn định điện áp xoay chi u ngõ ra cho mạch nghịch ưu tăng áp được đ xuất trong [16] Dựa trên cấu hình nghịch ưu tăng áp nà thực hiện ghép tầng nghịch ưu tăng

áp một pha, ba pha nhằm làm giảm các thành phần sóng hài bậc cao củ điện áp ngõ

ra Cấu h nh đ xuất c ng sẽ giải quyết các vấn đ như mất cân bằng của các nguồn một chi u đầu vào cung cấp cho các mạch nghịch ưu tr ng các m u t ng ph , làm giảm thi u THD cho mạch và hạn chế việc ảnh hưởng của nhi u điện t (EMI) đến hệ thống Cùng với đ à đ uất mạch chu n đổi tăng áp C- C kh ng cách

c độ tăng áp và hiệu suất c , c th ứng ng tr ng các kh u tăng áp củ mạch nghịch ưu nhằm n ng cải thiện hệ số tăng áp

Tr n cơ sở đã đặt vấn đ ở trên, luận án sẽ làm sáng tỏ bằng việc ph n t ch cơ

sở lý thuyết c ng với ựng m h nh mô phỏng và thực nghiệm ch kết uả minh chứng sẽ được tr nh à ở các chương tiếp theo

1.2 Mục đíc của đề tài

M c đ ch của đ tài là nghiên cứu v cấu hình nghịch ưu tăng áp được sử

d ng trong hệ thống biến đổi nguồn năng ượng, t đ nghi n cứu ghép tầng đ ậc nghịch ưu tăng áp ba pha với các đặc đi m chính đ à: giải quyết vấn đ mất cân

bằng giữa các nguồn DC cung cấp ở đầu vào trong mỗi module ghép tầng, cho phép các mạch nghịch ưu hoạt động ở chế độ ng n mạch và hệ số tăng áp cao ở ngõ ra (thông qua các thuật t án đi u khi n), làm cải thiện độ méo hài tổng (THD) và giảm

sự ảnh hưởng củ nhi u điện t (EMI) Đồng thời nghi n cứu và đ uất mạch tăng

áp C-DC kh ng cách ly với hệ số tăng áp c ng như hiệu suất c c th sử ng

ch kh u tăng áp ở các mạch nghịch ưu, ởi ẽ thực tế nghi n cứu trước đ đã chỉ

r hệ số tăng áp củ các mạch nghịch ưu ch à được cải tiến, s ng vẫn c n ở mức đạt được ch ph p nhất định Đi u nà g p phần àm tăng hiệu suất àm việc đáng k ch mạch nghịch ưu c ng như các cấu h nh mạch gh p tầng nghịch ưu đ

ch r mức điện áp m ng muốn

1.3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài

- T m hi u các cấu h nh tăng áp C-DC tru n thống, s sánh ưu nhược đi m, t đ

đ uất cấu h nh mạch tăng áp C-DC kh ng cách với hệ số tăng áp và hiệu suất

h ạt động cao

- Tìm hi u cấu hình nghịch ưu tăng áp đ ậc, so sánh, nhận xét

- Nghiên cứu đ xuất cấu hình ghép tầng nghịch ưu tăng áp ba pha đ ậc

- Xây dựng mô hình mô phỏng và thực nghiệm cấu h nh đ xuất

- Đ xuất hướng nghiên cứu phát tri n tiếp theo củ đ tài

1.4 ơ p áp cứu

Sử d ng phương pháp nghi n cứu qua tài liệu Tham khảo t các tạp chí khoa học, các hội nghị chuyên ngành, các bài báo nghi n cứu được c ng ố tr n thư viện điện tử I PLOR , spring r,…

Nghi n cứu, ứng d ng các k thuật đi u chế xây dựng thuật t án đi u khi n và

sử d ng phần m m chuyên d ng PSIM đ mô phỏng cho cấu h nh đ uất Xây dựng mô mình thực nghiệm, đi u khi n ằng kit P TM 320F28335, thu thập kết quả và nhận xét kết quả

1.5 Đ ểm mới của đề tài

- Đ tài đã đ xuất được cấu hình mạch tăng áp C-DC kh ng cách với hệ

số tăng áp và hiệu suất c hơn s với các cấu h nh tru n thống

- Đ tài đã đ xuất được cấu hình ghép tầng nghịch ưu tăng áp ph đ ậc

c hệ số tăng áp c hơn giải quyết vấn đ mất cân bằng giữa các nguồn DC cung đầu và , đồng thời làm cải thiện độ méo hài tổng (THD) và giảm sự ảnh hưởng củ nhi u điện t ( MI) tới h ạt động củ mạch

1.6 Giá trị thực ti n của đề

- ết uả nghi n cứu có th ứng d ng trong hệ thống pin năng ượng mặt trời (PV), pin nhiên liệu (fu c ) h ph ng điện nhằm chuy n đổi điện một chi u

i n độ thấp thành điện xoay chi u có giá trị điện áp cao

- Các kết uả nghi n cứu này c n c giá trị đối với việc chế tạ thiết ị nghịch lưu nguồn áp ng tr ng ĩnh vực đi u khi n động cơ điện, các thiết ị nguồn điện ứng ng ch việc khai thác, sử d ng các nguồn năng ượng mới ph c v các mặt

củ đời sống xã hội một cách c hiệu uả

ƯƠNG 2: Ơ Ở LÝ THUYẾT

Trong chương nà sẽ đ cập các nội v cơ sở ý thu ết củ vấn đ nghi n cứu

mà c th à: Ph n t ch và àm r các cấu h nh nghịch ưu tăng áp tru n thống và một vài cấu h nh nghịch ưu đã và đ ng được nghiên cứu, ứng ng như nghịch ưu nguồn Z, nghịch ưu tăng áp kết hợp, cấu h nh cải tiến sánh giữ các cấu h nh nghịch ưu, rút r ưu nhược đi m củ các cấu h nh, tr n cơ sở đ hướng tới những nội ung cần tiếp cận cho cấu h nh gh p tầng đ uất

2.1 N ịc nguồn áp

2.1.1 Khái niệm và phân l ạ

 Khái niệm bộ nghịch ưu:

Bộ nghịch ưu c nhiệm v chuy n đổi năng ượng t nguồn một chi u không đổi sang dạng năng ượng điện xoay chi u với điện áp và ng điện có tần số ngõ ra theo yêu cầu đ cung cấp cho tải xoay chi u [1], [3]

Đại ượng được đi u khi n ở ng r à điện áp hoặc ng điện, tương ứng ta có

bộ nghịch ưu được gọi là bộ nghịch ưu nguồn áp và bộ nghịch ưu nguồn dòng Nguồn một chi u cung cấp cho bộ nghịch ưu nguồn áp có tính chất nguồn điện áp và nguồn cho bộ nghịch ưu nguồn dòng có tính chất à ng điện Các bộ nghịch ưu tương ứng được gọi là bộ nghịch ưu áp nguồn áp và bộ nghịch ưu ng nguồn dòng hoặc gọi t t là bộ nghịch ưu áp và ộ nghịch ưu ng

Tr ng trường hợp các đại ượng cung cấp ở đầu và và đại ượng ở ngõ ra không giống nhau, ví d bộ nghịch ưu cung cấp ng điện xoay chi u t nguồn điện áp một chi u, ta gọi chúng là bộ nghịch ưu đi u khi n ng điện t nguồn điện

áp hoặc bộ nghịch ưu ng nguồn áp

Các tải xoay chi u thường mang tính cảm kháng (ví d động cơ kh ng đồng

bộ, lò cảm ứng), ng điện qua các linh kiện không th ng t bằng quá trình chuy n mạch tự nhi n đ , ộ nghịch ưu thường chứa linh kiện tự kích ng t đ có th

đi u khi n quá trình ng t ng điện Trong các ứng d ng với công suất lớn có th

dùng GTO, IGBT hoặc SCR kết hợp với bộ chuy n mạch Mỗi linh kiện còn m c thêm đi-ốt đối s ng đ hạn chế điện áp phát sinh khi kích ng t linh kiện

Tr ng các trường hợp đặc biệt như mạch tải cộng hưởng, tải mang tính chất ung kháng (động cơ đồng bộ kích t ư), ng điện qua các linh kiện có th bị

ng t do quá trình chuy n mạch tự nhiên ph thuộc và điện áp nguồn hoặc ph thuộc và điện áp mạch tải hi đ inh kiện bán dẫn có th chọn là thyristor (SCR)

 Phân loại nghịch ưu nguồn áp:

Bộ nghịch ưu áp cung cấp và đi u khi n điện áp xoay chi u ở ngõ ra Nguồn điện áp một chi u có th ở dạng đơn giản như c u , pin điện hoặc ở dạng phức tạp gồm điện áp xoay chi u được chỉnh ưu và ọc phẳng

Linh kiện trong bộ nghịch ưu áp c khả năng k ch đ ng và k ch ng t dòng điện qua nó, tức đ ng v i tr một công t c Trong các ứng d ng công suất v a và nhỏ, có th sử d ng transistor BJT, MOSFET, IGBT làm công t c và ở phạm vi công suất lớn có th sử d ng GTO, IGCT hoặc SCR kết hợp với bộ chuy n mạch

Ng ài r mỗi công t c (chu n mạch) còn trang bị một đi-ốt m c song song với nó Các đi-ốt này tạo thành mạch chỉnh ưu cầu kh ng đi u khi n có chi u dẫn điện ngược với chi u dẫn điện của các công t c Nhiệm v của bộ chỉnh ưu cầu đi-ốt là

tạ đi u kiện thuận lợi ch uá tr nh tr đổi công suất ảo giữa nguồn một chi u và tải xoay chi u, u đ hạn chế uá điện áp phát sinh khi kích ng t các công t c Nghịch ưu nguồn áp có th có nhi u cấu hình (nhi u loại) c ng như nhi u phương pháp đi u khi n khác nhau Vì vậy có th phân loại nghịch ưu nguồn áp theo các tham số đi c ng như s u:

- Theo số pha: Có nghịch ưu một pha, nghịch ưu ph

- Theo số cấp điện áp giữa một đầu pha tải đến một đi m c điện thế chuẩn (xác định) trên mạch: Có nghịch ưu h i ậc (two level), nghịch ưu đ ậc (multi level)

ba bậc trở lên

Bộ nghịch ưu áp h i ậc c nhược đi m là tạ r điện áp cung cấp cho cuộn động cơ với độ dốc khá lớn gây ra một số vấn đ kh khăn, bởi v c n tồn tại trạng thái khác không (zero) của tổng điện thế t các ph đến tâm nguồn DC (commonmode voltage) lớn Bộ nghịch ưu đ ậc phát tri n đ giải quyết hạn chế

của nghịch ưu h i ậc và loại nà thường được sử d ng cho các ứng d ng điện áp cao và công suất lớn Ưu đi m của bộ nghịch ưu áp đ ậc là công suất của bộ nghịch ưu tăng n, điện áp đặt trên các linh kiện giảm xuống nên công suất tổn hao

uá tr nh đ ng ng t của linh kiện vì thế mà c ng giảm theo; Tần số đ ng ng t

v phải (trung nh), các thành phần hài bậc cao củ điện áp ra giảm nhỏ hơn s với bộ nghịch ưu h i ậc

- Theo cấu hình bộ nghịch ưu: Có dạng ghép tầng cascade (cascade converter), dạng nghịch ưu chứa đi-ốt kẹp NPC (neutral point clamped multi converter), dạng nghịch ưu kẹp t (Flying capacitor converter), ngoài ra còn có các loại nghịch ưu

sử d ng có hạn mức, còn với các dàn pin mặt trời hàng ch c h hàng trăm k th

sử d ng c u t ch điện là một vấn đ kh khăn rất lớn k cả v cấu trúc c ng như giá thành, thậm chí có những nơi, những ĩnh vực là không th Đối với các ứng

d ng quy mô lớn người ta sử d ng công nghệ điện năng ượng mặt trời nối ưới thông qua hệ thống biến đổi với sự góp mặt của các bộ nghịch ưu

Trong công nghệ này, nguồn điện t đầu cung cấp là dàn pin mặt trời được biến đổi thành dòng xoay chi u có hiệu điện thế và tần số phù hợp nhờ các bộ biến đổi điện (Inv rt r) và được hòa vào mạng ưới điện công nghiệp như Hình 2.1

ƯỚI ĐIỆN

R f L f Vdc

Ạ TĂNG Á D (DC-DC CONVERTER)

Ạ NG Ị ƯU D -AC (DC-AC INVERTER)

Khóa

án ẫn IGBT

D L

IGBT

C

Cầu H C

Hình 2.1: Ngu n ý đi u khi n hệ thống điện h ưới u nghịch ưu

2.1.2 Nghịch lưu u h (BDI-H)

Với cấu hình nghịch ưu tru n thống th điện áp xoay chi u ngõ ra luôn nhỏ hơn điện áp một chi u cung cấp đ muốn sử d ng nguồn một chi u điện áp thấp chuy n đổi thành nguồn xoay chi u điện áp cao thì phải c mạch tăng áp được g n

và ph trước các mạch nghịch ưu truy n thống

Mạch tăng áp tr ng cấu hình nghịch ưu tăng áp tru n thống gồm có 4 loại linh kiện: cuộn cảm, IGBT (MOFET), đi-ốt và t điện đ ộ chuy n đổi có th hoạt động trong hai chế độ khác nhau tùy thuộc và ung ượng ưu trữ năng ượng

và chi u ài tương đối của chu k chuy n đổi Hai chế độ hoạt động được gọi là chế

độ dẫn không liên t c và chế độ dẫn liên t c tương ứng với việc có và không có thời

gian rảnh rỗi củ kh điện tử

Hình 2.2 giới thiệu mô hình bộ BDI-H một ph c ng đầu vào liên t c Nó bao gồm một cuộn cảm (L) và một t điện (C), 5 đi-ốt, 5 khóa bán dẫn và tải th

động (R và Ll) Điện áp nguồn VPN được tăng áp đến một giá trị cố định tại thanh cái DC-link thông qua mạch tăng áp (boost) DC- C Điện áp nà s u đ nghịch ưu thành điện xoay chi u thông qua bộ nghịch ưu cầu H Trong cấu hình này, hai khóa bán dẫn trên cùng một nhánh (ví d S1 và S2) kh ng được kích đ ng đồng thời Do vậy khoảng thời gian chết (deadtime) giữa hai khóa bán dẫn phải được tạ r đ bảo

vệ mạch Kết quả àm tăng độ méo dạng sóng hài (THD) của dạng sóng ngõ ra

Mạch điện c th của cấu hình được m tả tr ng h nh 2 2 và được ph n t ch ngu n

ý h ạt động ở chương s u (chương 3)

V dc

D L

Hình 2.2: Cấu hình nghịch ưu tru n thống kết hợp bộ tăng áp C-DC

2.1.3 Cấu hì h cơ bản của nghịch lưu nguồn Z

Các nghi n cứu v nghịch ưu nguồn Z đã được tr nh à khá r tr ng 4 , 5 , [8-11], [13], [20], [36], [48], [51], [53], [60-61] Hình 2.3 chỉ ra cấu hình một pha nghịch ưu nguồn Z cơ ản [4,5] với mạng trở kháng hai cử được chèn vào giữa cầu nghịch ưu và nguồn DC Mạng nguồn Z này bao gồm hai cuộn cảm, hai t điện

và một đi-ốt đ ng v i tr tăng áp đồng thời giúp lọc các sóng hài của bộ nguồn Nó cho phép hai khoá bán dẫn trên cùng một nhánh k ch đ ng đồng thời, trạng thái này

bị cấm trong bộ nghịch ưu th ng thường vì xảy ra hiện tượng ng n mạch gây phá hỏng linh kiện Do vậy nghịch ưu nguồn Z hoạt động n t àn hơn h ảng thời gian ng n mạch nà được ng đ tăng điện áp VPN trên thanh cái DC

Nối với tải

Hình 2.3: Cấu hình nghịch ưu nguồn Z một ph cơ ản

Hình 2.4: Mạch tương đương của bộ nghịch ưu nguồn Z khi h ạt động

(a) Trạng thái không ng n mạch, đi-ốt dẫn; (b) Trạng thái ng n mạch, đi-ốt khóa

Hình 2.5: Bộ nghịch ưu nguồn Z ph cơ ản

Trong trạng thái không ng n mạch như vẽ ở Hình 2.4(a), bộ nghịch ưu c h i trạng thái vector hoạt động và hai trạng thái vector không Tổng thời gian trong suốt

trạng thái không ng n mạch nà được đặt là T 1, khi đ đi-ốt Da được dẫn, các t điện được nạp năng ượng trong khi các cuộn cảm truy n năng ượng t nguồn đến tải, t c các phương tr nh tương đương:

V PN = V C1 + V C2 – V dc (2.3) Trong trạng thái ng n mạch như vẽ ở Hình 2.4(b), bộ nghịch ưu ị ng n mạch bởi hai khóa bán dẫn trên cùng một nhánh Tổng thời gian trong suốt trạng thái ng n

mạch nà được đặt là (T 0 = T – T 1 ) Tr ng đ T là thời gi n đ ng ng t trong một chu

k của các khóa bán dẫn Trong trạng thái ng n mạch này, đi-ốt Da bị khóa, các t điện ả năng ượng trong khi các cuộn cảm tích trữ năng ượng t các t , ta có các phương tr nh tương đương:

1 2

1 0 2

1 1

C dc

C L

C dc

C L

V T

T V V T

T V

V T

T V V T

T V

(2.7)

T c ng thức (2 22) t rút r được điện áp trên các t :

dc C

T T

T V

V

0 1

1 2

 là tỷ số ng n mạch trong mỗi chu k

Giá trị đỉnh củ điện áp pha ngõ ra trên tải được ác định:

2

PN ac

V M

Với M là hệ số đi u chế độ rộng xung Thế (2.9) vào (2.11) t được:

2

dc ac

V B M

T (2.12) ta nhận xét rằng, so với bộ nghịch ưu tru n thống thì bộ nghịch

ưu nguồn Z có th phát điện áp ng r ớn hơn gấp B lần Đ ch nh à một trong

những ưu đi m vượt trội của nghịch ưu nguồn Z mà chúng được ứng d ng khá rộng rãi và hiệu quả trong các mạch chuy n đổi năng ượng, nhất là các hệ năng ượng tái tạo

2.1.4 Nghịch lưu

 Nghịch ưu tăng áp cơ ản (SBI)

Các nghi n cứu v nghịch ưu tăng áp cơ ản ( I) đã được tr nh à tr ng 7], [14-15], [23], [50] và 67 Hình 2.6 chỉ ra cấu hình một pha nghịch ưu tăng áp

6-cơ ản trình bày trong [14] Nó bao gồm hai đi-ốt, một cuộn cảm, một t điện, một khóa bán dẫn và cầu nghịch ưu một pha

Hình 2.6: Cấu hình nghịch ưu tăng áp cơ ản

Giống như nghịch ưu nguồn Z, nghịch ưu tăng áp cơ ản c ng c trạng thái

ng n mạch đ tăng điện áp trên thanh cái DC Nghịch ưu tăng áp sử d ng nhi u hơn một khóa bán dẫn và một đi-ốt nhưng t hơn một cuộn cảm và một t điện so với cấu hình nghịch ưu nguồn Z Hệ số tăng áp của cấu hình nghịch ưu tăng áp được ác định trong [14]:

0 0

PN s

th phải được m c và ph trước nguồn một chi u đ bảo vệ bộ nguồn một chi u đầu và Đi u này sẽ àm tăng th m kết cấu của mạch điện, dẫn đến xác suất hư hỏng tăng n, giá thành c ng như tổn h c ng sẽ tăng n

 Nghịch ưu tăng áp cải tiến (qSBI)

Nhằm kh c ph c những hạn chế của các cấu hình nghịch ưu đã tr nh à ở phần tr n tr ng chương nà , một cấu hình nghịch ưu tăng áp cải tiến có khả năng ứng d ng đ thay thế nghịch ưu nguồn Z Các nghi n cứu v nghịch ưu tăng áp cải tiến ( I) đã được tr nh tr ng 6-7 , 14-15 , 23 , 50 và 67 Hình 2.7 chỉ ra cấu hình của nghịch ưu tăng áp cải tiến [6], [7], [67] Cấu h nh (Hình 2.7) nà sử d ng thành phần inh kiện gần giống với nghịch ưu tăng áp cơ ản Một mạch lọc LC được m c sau cầu H đ loại bỏ thành phần hài bậc cao chỉ trong, nguồn một chi u

úc nà được m c trực tiếp với cuộn cảm nên dòng nguồn chính là dòng qua cuộn cảm và nó có tính liên t c

Hình 2.7: Cấu hình nghịch ưu tăng áp cải tiến

C ng giống như ộ nghịch ưu nguồn Z, nghịch ưu tăng áp cải tiến c ng c các trạng thái ng n mạch bên cạnh hai trạng thái tích cực và hai trạng thái v ctơ kh ng

Vì thế những trạng thái hoạt động này có th ựng mạch điện tương đương thành hai trạng thái chính: ng n mạch và không ng n mạch H nh 2 8 chỉ r sơ đồ mạch tương đương của trạng thái ng n mạch và trạng thái không ng n mạch khi

Trong trạng thái ng n mạch như chỉ trong Hình 2.8(a), bộ nghịch ưu ị ng n mạch bởi khóa bán dẫn tr n và ưới của cùng một nhánh Trong suốt quá trình này, khóa bán dẫn S0 được k ch đ ng àm ch các đi-ốt Da và Db không dẫn điện Cuộn cảm ưu trữ năng ượng trong khi t điện ả năng ượng T thu được các phương

tr nh tương ứng:

L

dc c

c in

di

dt dV

Trong trạng thái không ng n mạch như chỉ trong Hình 2.8(b), bộ nghịch ưu

có hai trạng thái tích cực và hai trạng thái không Trong suốt quá trình này, khóa bán dẫn S0 được kích ng t, các đi-ốt Da và Db dẫn điện T điện được nạp năng ượng t nguồn tr ng khi đ cuộn cảm chuy n năng ượng t nguồn đến tải Ta c được hệ phương tr nh s u:

1

1 2

1 21

D D

Giá trị đỉnh củ điện áp đặt lên thanh cái DC (V PN) ch nh à điện áp trên t điện xảy

ra trong trạng thái không ng n mạch Hình 2.8(b), ta có:

1 2

PN i dc

V B

ưu tăng áp tru n thống, nghịch ưu tăng áp cơ ản và ngang bằng với hệ số tăng

áp của nghịch ưu nguồn Z

Với các phân tích v nguyên lý hoạt động và t các phương tr nh được tr nh

à ở trên ta ựng được k thuật đi u chế độ rộng xung (PWM) cho cấu hình nghịch ưu tăng áp cải tiến, giản đồ được chỉ ra trên Hình 2.9

C th à: tr ng trường hợp này, nghịch ưu một ph tăng áp sử d ng hai sóng

đi u khi n v u khi n và (– v u khi n ) đ so sánh với sóng mang tần số cao vtri đ phát

ra tín hiệu đi u khi n các khóa bán dẫn S1 đến S4 Một đường thẳng có giá trị điện

áp kh ng đổi được so sánh với một sóng mang tần số cao khác v tri* với tần số gấp

đ i và i n độ bằng một nữa v tri đ phát ra tín hiệu đi u khi n cho S0 Tín hiệu S0

nà s u đ được chèn vào S1 đến S4 thông qua cổng logic (OR) đ phát ra trạng thái

ng n mạch trong cầu H củ mạch nghịch ưu

Giá trị đỉnh củ điện áp xoay chi u ng r được ác định:

Th phương pháp đi u chế độ rộng xung trong Hình 2.9, khoảng thời gian

ng n mạch chỉ n n được thêm vào trong trạng thái không (zero state) đ đảo bảo quá trình ng n mạch không làm ảnh hưởng đến chất ượng dạng sóng ngõ ra Vì thế

tỷ số ng n mạch được giới hạn bởi D ≤ (1 – M) Đ đạt được giá tri điện áp ngõ ra lớn nhất, th ng thường được chọn bằng giá trị (1 – M) Do vậ phương tr nh

(2.20) c th được viết lại:



1

1 2 dc

D V D





1



1

1 2 dc

D V D





1

1 2 D V dc

Điện áp cao nhất

trên t C

1

1D V dc

1

1 2 dc

D V D





1

1 2 D V dc

ng điện đầu vào L.t c, gián đ ạn Gián đ ạn Liên t c

T bảng 2.1, có th d dàng nhận thấy rằng cấu hình cấu hình nghịch ưu tăng

áp một pha cải tiến (qSBI) và cấu hình nghịch ưu tăng áp cơ ản (SBI) có cùng số linh kiện sử d ng nhưng ại nhi u hơn cấu hình nghịch ưu tăng áp tru n thống 1 đi-ốt Tuy vậy cấu hình nghịch ưu tăng áp cải tiến lại cho hệ số tăng áp c hơn h i cấu hình còn lại

Ngoài ra khi có lỗi hoặc nhi u điện t (EMI) xuất hiện trong quá trình hoạt động làm cho hai khóa bán dẫn trên cùng một nhánh đ ng đồng thời xảy ra tình trạng ng n mạch đối với cấu hình nghịch ưu tăng áp tru n thống thì sẽ xả r hư hỏng các khóa bán dẫn và các linh kiện trên mạch Tu nhi n đối với cấu hình nghịch ưu tăng áp một ph cơ ản và cải tiến thì cho phép hoạt động ở trạng thái

ng n mạch nên mạch điện vẫn n t àn tr ng trường hợp nà Như vậ , đ c ng

ch nh à giảm sự ảnh hưởng củ (EMI) đến uá tr nh h ạt động củ ộ nghịch ưu iệc s sánh c th hơn nữ giữ cấu h nh nghịch ưu tru n thống và I sẽ được

tr nh à tr ng chương tiếp th (chương 3)

ậ c ơ 2

Tóm lại, trong chương nà , đã tr nh à những vấn đ cơ sở lý thuyết v nghịch ưu c ng như s sánh các cấu hình nghịch ưu với các th m số cơ ản Đối với các nguồn năng ượng tái tạ th điện áp một chi u đầu vào thường à có giá trị thấp; vì thế cần phải c được nguồn và đủ lớn cung cấp đến mạch nghịch ưu ch

r điện áp xoay chi u nh định nhằm cung cấp cho ph tải thông qua nối ưới là cần thiết và nâng cao hiệu suất Các bộ nghịch ưu v lý thuyết có khả năng tăng áp trước nghịch ưu, s ng hệ số tăng áp à hạn chế kh ng th đạt được giá trị c

vậ cần thiết phải c các mạch tăng áp DC-DC kết hợp tr ng mạch nghịch ưu Tuy nhiên cần phải nghi n cứu, t nh t án một cách hợp khi thực hiện m c th m các mạch tăng áp C-DC kết hợp tr ng các ộ nghịch ưu Trong chương tiếp theo sẽ

đ cập đến sự so sánh hai cấu hình nghịch ưu tru n thống c mạch tăng áp kết hợp với cấu hình nghịch ưu tăng áp cải tiến

ƯƠNG 3: O ÁN NG Ị ƯU TĂNG Á ẢI TIẾN I VỚI NGHỊ ƯU ẦU H KẾT HỢP MẠ TĂNG Á D -DC

Bộ nghịch ưu cầu H tru n thống c mạch tăng áp kết hợp DC-DC (boost DC-DC based H-bridge inverter: BDI-H) và bộ nghịch ưu tăng áp cải tiến ( I)

đã được nghiên cứu và ứng ng tr ng thực tế Tr ng chương nà sẽ phân t ch, s sánh h i ộ nghịch ưu k tr n iệc nà sẽ chỉ r được một vài kết uả giúp ch việc nghi n cứu, đ uất các giải pháp n ng c hiệu uả àm việc nhằm đáp ứng các u cầu k thuật tr ng thực tế khi ứng ng các mạch nghịch ưu với các m c

đ ch khác nh u một cách ph hợp Thực nghiệm được thực hiện cho cấu hình qSBI

đ ki m chứng phân tích lý thuyết

3.1 Đặt vấ đề

Đối với những ứng d ng, ở đ mà bộ nghịch ưu phải đáp ứng được yêu cầu tăng áp và giảm áp, thì một bộ chuy n đổi tăng áp một chi u (DC-DC converter) cần được th m và ph trước bộ nghịch ưu ộ nghịch ưu mạch cầu H tru n thống c mạch tăng áp kết hợp DC-DC (BDI-H) đã được nghi n cứu và đư và ứng d ng trong các hệ thống năng ượng tái tạo [7] Bộ nghịch ưu nà thực hiện biến đổi năng ượng u h i gi i đ ạn tăng áp DC-DC và nghịch ưu DC-AC Tuy nhi n, c ng giống như ộ nghịch ưu tru n thống trước đ thì BDI-H có một vài hạn chế nhất định đ à h i kh đ ng ng t trên cùng một nhánh kh ng được đ ng

c ng úc v khi đ ng n mạch nguồn áp một chi u sẽ xả r àm hư hỏng thiết bị, hệ

số tăng áp c được cải thiện nhưng kh ng c BDI-H được nghiên cứu và đã được ứng d ng c ng khá phổ iến trước đ trong hệ thống năng ượng u ng điện PV (photovoltaic), điện

Khi cấu hình BDI-H cơ ản được dùng trong các ứng d ng năng ượng tái tạo, điện áp C được tăng áp đến một giá trị cố định thông qua mạch tăng áp (boost) DC- C Điện áp C nà s u đ u ộ nghịch ưu cầu H đ tạ r điện xoay chi u

Do vậy, cấu hình BDI-H không có trạng thái ng n mạch (nghĩ à tất cả các khóa bán dẫn tr ng c ng một nhánh được đ ng c ng một thời đi m) Theo lý thuyết, điện

áp ng ra củ mạch boost DC-DC có th được tăng tới bất k một giá trị mong muốn nà Tu nhi n, độ tăng áp v hạn là không th đạt được trong thực tế vì còn

ph thuộc vào các hiệu ứng ký sinh đã uất hiện trong các linh kiện của mạch c ng như các th m số thực ở chế độ động của các linh kiện trong mạch điện Ngoài ra, khi tạ r điện áp xoay chi u t bộ nghịch ưu cầu H, ảnh hưởng của thành phần hài bậc 2 của tần số s ng ng r đã àm ảnh hưởng đến điện áp DC-link Do vậy mà giá trị t C g n trên thanh cái DC-link phải lớn đ loại bỏ thành phần sóng hài này

Đ kh c ph c được các hạn chế của BDI-H, bộ nghịch ưu nguồn Z gần đ đã được đ xuất như tr nh à ở chương 1 nhằm đư và th thế các mạch nghịch ưu

ki u nà Bộ nghịch ưu nguồn Z cho phép hoạt động ng n mạch và tăng-giảm điện

áp chỉ qua một lần chuy n đổi Tuy nhiên việc sử d ng hai t điện và hai cuộn cảm trong cấu trúc nguồn Z đã àm k ch thước kh ng gọn, thậm ch àm tăng giá thành

Bộ nghịch ưu tăng áp cải biên (quasi-Switched Boost Inverter- I) đã được đ xuất trong [6-7], [14], [15], [23], [50 và 67 nhằm thay thế nghịch ưu nguồn Z trong những ứng d ng c công suất ở mức thấp, nơi mà k ch thước và trọng ượng, giá thành được quan tâm nhi u Những nghiên cứu gần đ chỉ ra rằng, qSBI có các đặc tính giống như bộ nghịch ưu nguồn Z nhưng chỉ sử d ng một cuộn cảm và một t điện Số ượng các linh kiện sử d ng trong cấu hình này gần giống với BDI-

H ng đầu và à i n t c tr ng trạng thái h ạt động… Do vậy việc so sánh 2 cấu hình này sẽ chỉ r rõ hơn v các đặc tính c ng như ưu nhược đi m của chúng

3.2 Phân tích, so sánh cấ ì củ DI-H và qSBI

3.2.1 Giới thiệu khái quát

Hình 3.1 à cấu hình BDI-H c ng đầu vào liên t c Nó bao gồm một cuộn cảm (L) và một t điện (C), 5 đi-ốt, 5 khóa bán dẫn và tải th động (R và Ll) Điện

áp nguồn Vdc được tăng áp đến một giá trị cố định tại th nh cái C- ink th ng u mạch tăng áp DC- C Điện áp nà s u đ nghịch ưu thành điện xoay chi u thông qua bộ nghịch ưu cầu H Trong cấu hình này, hai khóa bán dẫn trên cùng một nhánh (ví d S1 và S2) kh ng được k ch đ ng đồng thời Do vậy khoảng thời gian

chết (deadtime) giữa hai khóa bán dẫn phải được tạ r đ bảo vệ mạch Kết quả

àm tăng độ méo dạng sóng hài (THD) của dạng sóng ngõ ra

V dc

D L

Hình 3.2 là cấu hình qSBI một pha Mạch điện gồm có 1 cuộn cảm (L), 1 t

điện (C), 6 đi-ốt, 5 khóa bán dẫn và một tải th động (R và L l) So sánh hai cấu hình

ta nhận thấy rằng sơ đồ qSBI sử d ng nhi u hơn 1 đi-ốt so với sơ đồ BDI-H

Phân tích t Hình 3.1 và hình 3.2, ta có điện áp và ng điện củ ng r chi u đối với I-H và I được ác định như s u:

Tr ng trường hợp ỏ qua tổn hao trong mạch, công suất ngõ ra BDI-H bằng công suất tại thanh cái DC-link:

cos 2cos

m m

MI

I (3.3)

Tr ng đ , IPN và ĩPN tương ứng là thành phần một chi u và thành phần xoay

chi u tần số thấp 2ω củ ng điện thanh cái DC-link

3.2.2 Phân tích nguyên lý hoạ ộng của cấu hình BDI-H

 Biến đổi DC-DC:

Khi thực hiện phân tích mạch điện thành phần một chi u ở khâu biến đổi

C đối với cấu h nh BDI-H, t c mạch điện tương đương trên hình 3.3(a), 3.3( ), với giả thiết điện trở tương đương củ t à rc; nội trở củ cuộn à rL; nội trở củ đi-ốt à rD ằng kh ng T c hệ 2 phương tr nh tương ứng (3.4), (3.5) Mạch DC-

DC khi ở trạng thái chuy n mạch S5 đ ng được mô tả trong Hình 3.3(a), ta nhận được hệ phương tr nh s u: