b, Cấu hình của hệ thống dự bánh đà.
2.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÁC BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC
Mục đích của bộ biến đổi DC-DC là tạo ra điện áp một chiều được điều chỉnh để cung cấp cho các phụ tải biến đổi. Trong một số trường hợp điện áp một chiều được tạo ra bằng cách chỉnh lưu từ lưới có điện áp biến thiên liên tục.Bộ biến đổi DC-DC thường được sử dụng trong các yêu cầu điều chỉnh được công suất nguồn một chiều ,ví dụ như máy tính, thiết bị đo lường, thông tin liên lạc , nạp điện cho ắc quy ngoài ra bộ biến đổi DC-DC còn được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều.
Các bộ biến đổi DC-DC là các bộ biến đổi xung nó có thể là các bộ biến đổi một góc phần tư, hai góc phần tư và bốn góc phần tư. Bộ giảm áp Buck và bộ tăng áp Boost là các cấu trúc biến đổi một góc phần tư cơ bản. Bộ biến đổi xung hai góc phần tư là bộ biến đổi xung đảo chiều dòng điện. Ở bộ biến đổi xung một góc phần tư ,giá trị trung bình điện áp một chiều đầu ra luôn được giữ ở một mức cần thiết kể cả khi có sự thay đổi bất thường điện áp đầu vào và điện áp đầu ra tải .các bộ biến đổi xung này chỉ làm việc ở góc phần tư thứ nhất của mặt phẳng tải .Điện áp ra và dòng điện luôn có giá trị dương .Vì vậy bộ biến đổi này gọi là bộ biến đổi xung một góc phần tư. Bộ biến đổi xung hai góc phần tư có khả năng hoạt động ở hai góc phần tư của mặt phẳng tải (v-i). Do vậy điện áp vào và điện áp ra luôn dương , tuy nhiên dòng điện đầu vào và dòng điện đầu ra có thể dương hoặc âm. Do đó một số bộ biến đổi còn có tên là bộ biến đổi xung đảo dòng. Bộ biến đổi xung hai góc phần tư bao gồm hai bộ biến đổi xung cơ bản là bộ biến đổi xung tăng áp và bộ biến đổi xung giảm áp.
Hình 2.1: Bộ biến đổi xung đảo dòng
Bộ giảm áp thì bao gồm S1 và D1, công suất thì được cung cấp từ nguồn đến tải.Bộ tăng áp thì gồm S2 và D2 công suất thì được chảy ngược về nguồn.Các bộ biến đổi xung đảo dòng có thể chuyển từ chế độ nguồn cung cấp sang chế độ tái sinh rất thuận lợi và rất nhanh chóng chỉ bằng các tín hiệu điều khiển cho S1và S2 mà không cần bất cứ chuyển mạch cơ khí nào. Trong bộ biến đổi xung bốn góc phần tư không chỉ dòng điện ra có thể âm hoặc dương mà điện áp ra cũng có thể âm hoặc dương .Bộ biến đổi xung này là bộ biến đổi cầu DC-DC Full-bridge, như ở hình 2.2
. Ưu điểm chính của bộ biến đổi này là điện áp trung bình đầu ra có thể điều chỉnh được độ lớn cũng như cực tính . Một bộ biến đổi xung bốn góc phần tư là sự kết hợp của hai bộ biến đổi xung hai góc phần tư để có được điện áp trung bình là âm hay dòng điện trung bình là âm .
Bộ biến đổi DC-DC là bộ biến đổi công suất bán dẫn, có hai cách để thực hiện các bộ biến đổi DC-DC kiểu chuyển mạch: dùng các tụ điện chuyển mạch và dùng các điện cảm chuyển mạch. Dùng các tụ điện chuyển mạch thì chúng ta phải tạo được nguồn dòng là tín hiệu đầu vào còn với việc dùng điện cảm chuyển mạch thì đầu vào là nguồn áp ta thấy dùng điện cảm chuyển mạch sẽ đơn giản hơn vì tạo ra một nguồn áp dẽ dàng hơn tạo ra một nguồn dòng, giải pháp dùng điện cảm chuyển mạch có ưu thế hơn ở các mạch công suất lớn.
Các bộ biến đổi DC-DC cổ điển dùng điện cảm chuyển mạch bao gồm: buck (giảm áp) boost (tăng áp), và buck-boost/inverting (đảo dấu điện áp). Hình 2.3 thể hiện sơ đồ nguyên lý của các bộ biến đổi này. Với những cách bố trí điện cảm, khóa chuyển mạch, và diode khác nhau, các bộ biến đổi này thực hiện những mục tiêu khác nhau, nhưng nguyên tắc hoạt động thì đều dựa trên hiện tượng duy trì dòng điện đi qua điện cảm. Các bộ bộ biến đổi DC-DC thường được sử dụng trong các hệ thống năng lượng tái tạo như các hệ thống quang điện, pin nhiên liệu ắc quy và cá hệ thống gió và bánh đà để chuyển đổi điện áp một chiều thành điện áp phù hợp cho các ứng dụng hoặc có biên độ thích hợp để chuyển đổi thành điện áp xoay chiều trược khi đưa vào lưới, các bộ DC-DC cách ly có tác dụng cách ly và giảm tổn thất do ta sử dụng biến áp xung.
