Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba bậc hình T trong trạng thái bình thường và sự cố hở mạch khóa công suất

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba bậc hình T - ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

• Tác giả: Trần Vĩnh Thanh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Khai
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
• Đề tài: Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba bậc hình T trong trạng thái bình thường và sự cố hở mạch khóa công suất
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan bộ nghịch lưu tăng áp ba bậc hình T tại SPKT

Nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba bậc hình T là đề tài luận án tiến sĩ nổi bật tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Tác giả Trần Vĩnh Thanh thực hiện công trình dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Nguyễn Minh Khai. Hệ thống điện tử công suất hiện đại đòi hỏi hiệu suất cao và kích thước nhỏ gọn. Các nguồn năng lượng tái tạo như pin mặt trời hay pin nhiên liệu thường phát ra điện áp một chiều thấp. Do đó, tầng biến đổi trung gian cần tăng áp trước khi cấp cho tải xoay chiều hoặc hòa lưới điện. Bộ biến đổi truyền thống thường dùng cấu trúc hai tầng với mạch tăng áp DC-DC riêng biệt. Cách tiếp cận này làm tăng số lượng linh kiện thụ động. Khối lượng và kích thước toàn mạch tăng đáng kể. Tổn hao công suất chuyển mạch cũng gia tăng. Cấu trúc một tầng hình T tích hợp chức năng tăng áp xuất hiện như giải pháp đột phá. Sơ đồ mạch này kết hợp ưu điểm của bộ nghịch lưu ba bậc và mạng khóa chuyển mạch. Cấu trúc giúp giảm áp lực điện áp trên van bán dẫn. Chất lượng điện áp ngõ ra đạt mức vượt trội.

1.1. Bối cảnh nghiên cứu tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm đào tạo kỹ thuật uy tín. Ngành Kỹ thuật Điện tử tại trường luôn chú trọng các đề tài có tính ứng dụng thực tiễn cao. Nghiên cứu sinh Trần Vĩnh Thanh đã tiếp cận xu hướng phát triển bộ biến đổi năng lượng tái tạo. Đề tài tập trung tối ưu hóa cấu trúc liên kết và giải thuật điều khiển công suất. Mô hình nghiên cứu hướng tới các hệ thống điện mặt trời phân tán. Mục tiêu cốt lõi là nâng cao hiệu suất truyền nội bộ và giảm giá thành chế tạo thiết bị. Công trình hoàn thành xuất sắc chương trình tiến sĩ năm 2023. Các công bố khoa học quốc tế uy tín khẳng định giá trị học thuật vững chắc của luận án.

1.2. Nguyên lý cấu trúc bộ biến đổi một tầng hình T

Cấu trúc ba bậc hình T kết hợp mạch cầu biến đổi thông thường với công tắc phụ nối điểm trung tính. Cấu hình này giúp tạo ra ba mức điện áp ngõ ra rõ rệt gồm dương, không và âm. Sóng điện áp ngõ ra có dạng bậc thang mượt mà hơn cấu trúc hai bậc cổ điển. Tần số sóng hài bậc cao giảm rõ rệt. Nhờ vậy, kích thước bộ lọc đầu ra thu nhỏ đáng kể. Tầng tăng áp quasi-switched boost tích hợp trực tiếp phía trước cho phép tăng điện áp DC linh hoạt. Hệ thống tận dụng trạng thái trùng dẫn shoot-through mà không lo chập mạch nguồn cấp. Toàn bộ thiết kế mang lại khả năng vận hành bền bỉ và hiệu suất chuyển đổi cao.

II. Thách thức kỹ thuật của bộ nghịch lưu tăng áp ba bậc hình T

Quá trình vận hành bộ nghịch lưu tăng áp ba bậc hình T gặp phải nhiều thách thức kỹ thuật phức tạp. Vấn đề nan giải đầu tiên liên quan đến hiện tượng mất cân bằng điện áp tại điểm trung tính. Hai tụ điện trên thanh dẫn DC chịu chu kỳ nạp xả không đồng đều giữa các trạng thái chuyển mạch. Sự mất cân bằng này làm biến dạng điện áp ngõ ra nghiêm trọng. Áp lực điện áp quá mức trên từng khóa bán dẫn có thể gây hư hỏng vĩnh viễn. Thách thức lớn thứ hai bắt nguồn từ điện áp chế độ chung common-mode voltage. Điện áp common-mode sinh ra dòng rò ký sinh chạy qua điện dung rò của tấm pin hoặc cuộn dây động cơ. Dòng rò này gây nhiễu điện từ trường EMI và làm mòn trục cơ khí nhanh chóng. Cuối cùng, độ tin cậy phần cứng suy giảm khi các van công suất gặp sự cố. Khóa bán dẫn rất dễ gặp sự cố hở mạch sau thời gian dài chịu nhiệt. Bộ biến đổi cần cơ chế vận hành duy trì ổn định ngay cả khi một phần tử bán dẫn ngừng làm việc.

2.1. Ảnh hưởng tiêu cực từ điện áp chế độ chung

Điện áp common-mode là nguyên nhân cốt lõi gây ra nhiều sự cố vận hành trong bộ nghịch lưu. Biên độ dao động điện áp quá lớn làm xuất hiện dòng điện rò chạy qua khung máy. Hiện tượng này đe dọa an toàn điện cho người vận hành tại hiện trường. Đối với hệ thống pin mặt trời, dòng rò gây suy giảm nghiêm trọng tuổi thọ tấm pin. Đối với động cơ, dòng rò tạo ra điện áp trục và phá hủy vòng bi kim loại. Ngoài ra, sóng hài tần số cao từ xung điều chế gây nhiễu sóng vô tuyến xung quanh. Việc triệt tiêu điện áp chế độ chung là yêu cầu bắt buộc đối với thiết kế công nghiệp.

2.2. Nguy cơ hỏng hóc do sự cố hở mạch khóa công suất

Khóa bán dẫn công suất IGBT đóng vai trò đầu não trong mạch nghịch lưu hình T. Quá trình đóng ngắt liên tục ở tần số cao tạo ra lượng nhiệt tích tụ rất lớn. Ứng suất nhiệt chu kỳ khiến mối hàn chân van dễ bị nứt gãy cơ học. Hiện tượng này dẫn tới sự cố hở mạch hoàn toàn một hoặc nhiều khóa bán dẫn. Khi hở mạch xảy ra, dạng sóng điện áp ngõ ra bị méo dạng tức thì. Dòng điện tải mất cân bằng nghiêm trọng và gây quá nhiệt cho các khóa còn lại. Nếu hệ thống thiếu thuật toán phát hiện và điều khiển chịu lỗi kịp thời, mạch biến đổi sẽ sụp đổ hoàn toàn.

III. Giải pháp điều chế bộ nghịch lưu tăng áp ba bậc hình T mới

Luận án tại ĐH SPKT TP.HCM đề xuất nhiều giải pháp kỹ thuật có giá trị ứng dụng cao cho bộ nghịch lưu tăng áp ba bậc hình T. Trọng tâm của nghiên cứu là xây dựng phương pháp điều chế vector không gian SVM cải tiến. Thuật toán mới chủ động lựa chọn các vector điện áp thích hợp trong mặt phẳng vector. Cơ chế này tự động cân bằng điện thế hai tụ điện DC mà không cần mạch cảm biến phức tạp. Nhờ đó, hiệu suất vận hành toàn hệ thống tăng thêm tới 2% so với phương pháp cổ điển. Để xử lý triệt để dòng rò, tác giả loại bỏ toàn bộ các vector gây ra biên độ common-mode lớn. Các vector dư thừa được khai thác khéo léo nhằm bù đắp điện áp đầu ra chuẩn xác. Biên độ đỉnh của điện áp common-mode giảm mạnh đến 50%. Bên cạnh đó, luận án thiết lập chiến lược điều khiển dung lỗi thông minh. Khi xảy ra sự cố hở mạch van bán dẫn, thuật toán cấu trúc lại vector điều chế để duy trì tải liên tục.

3.1. Thuật toán điều chế SVM triệt tiêu biên độ CMV

Giải thuật điều chế không gian SVM mới tập trung loại trừ các trạng thái kích hoạt điện áp common-mode cao. Sơ đồ điều chế loại bỏ hoàn toàn các vector không gian gây bất lợi. Việc thay thế bằng các vector trạng thái tương đương giúp giữ nguyên biên độ điện áp ra tải. Tỷ lệ méo hài tổng THD của dòng điện đầu ra hoàn toàn không bị ảnh hưởng. Kết quả thực nghiệm cho thấy giá trị đỉnh của điện áp CMV giảm đi một nửa. Giá trị hiệu dụng RMS và thành phần hài bậc cao suy giảm sâu sắc. Nhờ đó, dòng điện rò qua vỏ thiết bị giảm xuống mức an toàn tuyệt đối. Động cơ vận hành êm ái hơn và triệt tiêu nguy cơ phóng điện.

3.2. Chiến lược điều khiển dung lỗi khi khóa bán dẫn hở mạch

Thuật toán điều khiển chịu lỗi fault-tolerant là đóng góp mang tính đột phá của nghiên cứu. Khi xảy ra hở mạch ở khóa bán dẫn, hệ thống nhanh chóng nhận diện vị trí lỗi. Chiến lược điều khiển tự động tái lập phân bố thời gian đóng ngắt cho các khóa còn lại. Thuật toán điều chỉnh lại giản đồ vector không gian để loại bỏ nhánh van hư hỏng. Bộ nghịch lưu chuyển sang chế độ suy giảm công suất nhẹ nhưng vẫn cấp điện liên tục. Hiện tượng mất đối xứng dòng điện ba pha được kiểm soát ở mức tối thiểu. Nhờ vậy, dây chuyền sản xuất không bị ngắt quãng đột ngột. Thiết bị duy trì độ an toàn tối đa cho đến khi được bảo trì.

IV. Ứng dụng thực tiễn bộ nghịch lưu tăng áp ba bậc hình T SPKT

Kết quả nghiên cứu bộ nghịch lưu tăng áp ba bậc hình T mở ra nhiều triển vọng ứng dụng to lớn trong công nghiệp. Mô hình đặc biệt thích hợp cho hệ thống pin mặt trời nối lưới phân tán. Tại đây, điện áp ngõ vào một chiều từ chuỗi tấm quang điện thường xuyên thay đổi theo cường độ bức xạ. Khả năng tăng áp tích hợp và tự cân bằng điện áp điểm trung tính giúp hệ thống vận hành ổn định. Các trạm sạc xe điện thông minh cũng hưởng lợi trực tiếp từ công nghệ này. Cấu trúc mạch nhỏ gọn giúp tiết kiệm không gian lắp đặt tại đô thị. Khả năng chịu lỗi hở mạch van công suất là ưu thế vượt bậc cho các ứng dụng hàng không và giao thông điện. Hệ thống duy trì hoạt động ngay cả khi linh kiện gặp sự cố bất ngờ. Luận án tiến sĩ tại ĐH SPKT TP.HCM đã đặt nền móng kỹ thuật vững chắc, thúc đẩy chuyển đổi xanh và nâng tầm nghiên cứu điện tử công suất nước nhà.

4.1. Khả năng triển khai trong hệ thống điện mặt trời

Hệ thống quang điện mặt trời là môi trường ứng dụng lý tưởng của bộ biến đổi hình T. Điện áp đầu ra từ tấm pin mặt trời biến động liên tục theo thời tiết. Cấu trúc tăng áp một tầng giúp khuếch đại điện áp đầu vào một cách mượt mà. Hệ thống loại bỏ nhu cầu sử dụng biến áp cách ly cồng kềnh. Nhờ triệt tiêu điện áp common-mode, hiện tượng rò rỉ điện tích trên bề mặt pin bị loại bỏ. Tấm pin được bảo vệ khỏi sự thoái hóa sớm và nâng cao độ an toàn điện sinh hoạt. Hệ số biến đổi cao đem lại sản lượng điện lớn cho các dự án mái nhà thương mại.

4.2. Ý nghĩa khoa học và tiềm năng thương mại hóa

Công trình nghiên cứu tại HCMUTE khẳng định năng lực học thuật xuất sắc của đội ngũ kỹ sư Việt Nam. Luận án đã công bố nhiều bài báo trên các tạp chí quốc tế hàng đầu thuộc danh mục Q1 và Q2 của IEEE. Các thuật toán đề xuất mang tính đột phá và có thể lập trình dễ dàng trên chip xử lý DSP hoặc vi điều khiển thông dụng. Điều này tạo thuận lợi lớn cho việc nội địa hóa quy trình sản xuất bộ biến tần thông minh. Thiết bị hướng tới thay thế các sản phẩm ngoại nhập đắt đỏ trong lĩnh vực biến tần công nghiệp và trạm sạc nhanh. Kết quả nghiên cứu đem lại giá trị kinh tế to lớn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN VĨNH THANH NGHIÊN CỨU BỘ NGHỊCH LƯU TĂNG ÁP BA BẬC HÌNH T TRONG TRẠNG THÁI BÌNH THƯỜNG VÀ SỰ CỐ HỞ MẠCH KHÓA CÔNG SUẤT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Tp. Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN VĨNH THANH NGHIÊN CỨU BỘ NGHỊCH LƯU TĂNG ÁP BA BẬC HÌNH T TRONG TRẠNG THÁI BÌNH THƯỜNG VÀ SỰ CỐ HỞ MẠCH KHÓA CÔNG SUẤT NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 9520203 Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Minh Khai Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Tp. Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 LÝ LỊCH KHOA HỌC I.

LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Trần Vĩnh Thanh Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 19/01/1995 Nơi sinh: Ninh Thuận Quê quán: Ninh Thuận Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: C3/27, phường Tân Phong, TP. Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai. Điện thoại di động: [phone] E-mail: tranvinhthanh.com hoặc thanhtv. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1.

Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2013 đến 10/2018 Nơi đào tạo: đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM Ngành học: Công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thông Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế và thi công mạch chỉnh lưu tia 3 pha dùng vi điều khiển giao tiếp với máy tính. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 07/2017 tại trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Người hướng dẫn: Th.

Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 2018 đến 2020 Nơi đào tạo: đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật điện tử Tên luận văn: Giải thuật triệt tiêu điện áp common mode và giảm tổn hao do sự chuyển mạch cho nghịch lưu hình T 3 pha 3 bậc i Ngày & nơi bảo vệ luận văn: tháng 10/2019 tại trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Người hướng dẫn: TS. Quách Thanh Hải 3.

Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): tiếng Anh, IELTS 5. QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 1. Các công bố trên danh mục tạp chí SCI, SCIE, SSCI, AHCI: TT Tên công trình Tác giả Năm Tên tạp chí chính/ Đồng công bố tác giả 1 A New Topology of Tác giả 2023 IEEE Access (Q2) Single-Phase Common chính Ground Buck-Boost Inverter with Component Voltage Rating Reduction 2 A Novel Three-Level Tác giả liên 2023 IEEE Access (Q2) Quasi-Switched Boost F- hệ Type Inverter With High Voltage Gain and Self- Balanced Neutral-Point Voltage 3 Fault Tolerant Control Đồng tác 2022 IEEE Transactions on Methods for Three-Level giả Industrial Electronics Boost T-Type Inverter (Q1) 4 Space Vector Modulation Tác giả 2022 IEEE Access (Q2) ii Method-Based Common chính Mode Voltage Reduction for Active Impedance- Source T-Type Inverter 5 An DPWM for Active Đồng tác 2022 Energies (Q3) DC-Link Type Quasi-Z- giả Source Inverter to Reduce Component Voltage Rating 6 An SVM Scheme for Tác giả 2021 IEEE Transactions on Three-Level Quasi- chính Power Electronics Switched Boost T-Type (Q1) Inverter With Enhanced Voltage Gain and Capacitor Voltage Balance 7 A Single-Stage Boost- Đồng tác 2021 IEEE Journal of Derived T-Type Inverter giả Emerging and Selected with Self-Balanced Topics in Industrial Capacitor Voltage Electronics 8 Enhanced Boost Factor Đồng tác 2021 Energies (Q2) for Three-Level Quasi- giả Switched Boost T-Type Inverter iii 9 A Three-Level DC-Link Tác giả 2020 Energies (Q2) Quasi-Switch Boost T- chính Type Inverter with Voltage Stress Reduction 10 Common Mode Voltage Đồng tác 2020 Electronics (Q3) Elimination for Quasi- giả Switch Boost T-Type Inverter Based on SVM Technique 11 A PWM scheme for a Đồng tác 2019 IEEE Journal of fault-tolerant three-level giả Emerging and Selected quasi-switched boost T- Topics in Power type inverter Electronics (Q1) 3. Các công bố khác (bài báo quốc tế, trong nước, báo cáo đăng kỉ yếu…): TT Tên công trình Năm Tên tạp chí công bố 1 A Single-Phase Switched- 2023 2023 IEEE Applied Power Capacitor Five-Level Electronics Conference and Boost Inverter with Boost Exposition (APEC) Factor Improvement 2 Open-Circuit Fault- 2022 2022 IEEE Energy Conversion Tolerant Method for Three- Congress and Exposition (ECCE) Level Quasi-Switched Boost T-Type Inverter iv 3 Single-Phase Five-Level 2021 2021 IEEE Transportation Quasi-Switched Boost T- Electrification Conference & Expo Type Inverter (ITEC) 4 Single phase five-level 2020 Measurement, Control, and quasi-switch boost inverter Automation with high voltage gain 5 A Redundant Unit Form of 2020 2020 5th International Conference Quasi-Z-source T-Type on Green Technology and Inverter with Fault- Sustainable Development (GTSD) Tolerant Capability 6 PWM control method to 2019 IOP Conference Series: Earth and eliminate Common Mode Environmental Science Voltage in three level T- Type inverters 7 A Novel Offset Function 2019 2019 International Conference on for Three-Level T-Type System Science and Engineering Inverter to Reduce (ICSSE) Switching Loss 8 A Quasi-Z-source T-Type 2019 2019 International Conference on Inverter with Fault- System Science and Engineering Tolerant Capability (ICSSE) 9 Space vector modulation 2019 2019 10th International Conference scheme for three-level T- on Power Electronics and ECCE type quasi-switched boost Asia (ICPE 2019 - ECCE Asia) v inverter to reduce common mode voltage 10 Space vector modulation 2018 2018 IEEE 4th Southern Power strategy for three-level Electronics Conference (SPEC) quasi-switched boost T- Type inverter TP.

HCM, ngày tháng năm 2023 Người khai ký tên (Ghi rõ chức danh, học vị) Th. Trần Vĩnh Thanh vi LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Trần Vĩnh Thanh vii LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, cô giáo trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt, củng cố và định hướng trong quá trình học tập tại trường.

Giúp tôi có khả năng tìm tòi, tư duy và tự nghiên cứu phục vụ cho công việc hiện tại và trong tương lai sắp tới. Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến thầy TS. Nguyễn Minh Khai đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, dành thời gian chỉ dẫn, chỉnh sửa và truyền đạt kiến thức, truyền đạt kinh nghiệm và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi thực hiện tốt luận án này. Đồng thời, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS.

Đỗ Đức Trí đã hỗ trợ phòng thí nghiệm và giúp đỡ tôi tận tình trong thời gian thực hiện luận án. Trần Vĩnh Thanh được tài trợ bởi Chương trình học bổng đào tạo tiến sĩ trong nước của Quỹ Đổi mới sáng tạo Vingroup (VINIF), mã số VINIF. Xin chân thành cảm ơn. viii TÓM TẮT Ngày nay, các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời đang nhận được nhiều sự quan tâm của của nhà nghiên cứu trong và ngoài nước.

Ngõ ra của các tấm pin năng lượng mặt trời tồn tại dưới dạng điện áp một chiều. Do đó, để chuyển đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều trong các ứng dụng hòa lưới, hoặc điều khiển động cơ, vai trò của các bộ nghịch lưu nguồn áp là rất quan trọng. Đối với pin năng lượng mặt trời, điều kiện thời tiết thay đổi làm cho điện áp ngõ ra của các tấm pin thay đổi trong một phạm vi rộng, mạch nghịch lưu đòi hỏi phải làm việc ở chế độ tăng/giảm áp để đảm bảo biên độ của điện áp xoay chiều ngõ ra. Một trong những giải pháp phổ biến để giải quyết vấn đề này là sử dụng các bộ nghịch lưu hai tầng truyền thống.

Cấu trúc nghịch lưu này sử dụng một mạch DC-DC tăng áp phía trước mạch nghịch lưu nguồn áp nhằm tăng cường điện áp DC-link phía nghịch lưu khi điện áp ngõ vào có giá trị thấp. Tuy nhiên, các cấu trúc này còn tồn tại các ngược điểm như: không cho phép hiện tượng trùng dẫn xảy ra, hệ số tăng áp thấp. Nhằm khắc phục các nhược điểm của cấu trúc nghịch lưu hai tầng truyền thống, cấu hình nghịch lưu nguồn Z được đề xuất với các ưu điểm như: có khả năng tăng/giảm điện áp ngõ ra từ một nguồn DC ngõ vào, chống lại hiện tượng trùng dẫn. Có hai dạng chính của cấu trúc nghịch lưu một tầng: cấu trúc thụ động và cấu trúc tích cực.

Nhìn chung, cấu trúc nguồn Z tích cực có những ưu điểm vượt trội so với các cấu trúc còn lại như: độ lợi điện áp cao, linh hoạt trong điều khiển, độ gợn sóng dòng điện trên cuộn dây thấp, số lượng cuộn dây và tụ điện thấp. Trong đó, cấu hình nghịch lưu tựa khóa chuyển mạch ba bậc hình T (three-level quasi-switched boost T-type inverter – 3L- qSBT2I) nhận được nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu nhờ các ưu điểm của nó. Các phương pháp điều khiển đã công bố cho cấu hình 3L-qSBT2I còn tồn tại nhiều khuyết điểm như: độ lợi điện áp thấp, mất cân bằng điện thế điểm trung tính, chất ix lượng điện áp ngõ ra thấp. Do đó, luận án này đề xuất giải thuật điều khiển vector không gian (space vector moduation -SVM) cho cấu hình 3L-qSBT2I nhằm cải thiện các nhược điểm này.

Với giải thuật đề xuất, mạch nghịch lưu hoạt động với 27 vector điện áp, từ đó cải thiện đáng kể chất lượng điện áp ngõ ra. Trong đó, các vector nhỏ được sử dụng để chèn trạng thái trùng dẫn nửa trên (upper shoot through – UST) và trùng dẫn nửa dưới (lower shoot through – LST) nhằm mở rộng hệ số trùng dẫn. Kết quả là, độ lợi điện áp được gia tăng đáng kể. Từ đó, điện áp đặt trên các linh kiện như tụ điện khóa bán dẫn được giảm đáng kể so với các giải thuật khác.

Ngoài ra, các vector nhỏ cũng được lựa chọn một cách thích hợp nhằm cân bằng điện thế điểm trung tính. Với giải thuật này, mạch nghịch lưu có thể cải thiện hiệu suất lên đến 2% so với giải thuật truyền thống. Bên cạnh việc tăng cường độ lợi điện áp và cân bằng điện thế điểm trung tính, điện áp common-mode (common-mode voltage – CMV) cũng là một trong những vấn đề cần được quan tâm khi phát triển mạch nghịch lưu cho các ứng dụng hòa lưới hoặc điều khiển động cơ. Cụ thể, CMV là nguyên nhân chính tạo ra điện áp trục, dòng rò, và nhiễu điện từ (electromagnetic interference -EMI) ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ của động cơ cũng như vấn đề an toàn của các hệ thống hòa lưới.

Do đó, việc giảm biên độ của CMV là rất quan trọng giúp cải thiện hoạt động của mạch nghịch lưu. Dựa trên giải thuật đã đề xuất, luận án tiếp tục đề xuất giải thuật giảm CMV cho cấu hình 3L-qSBT2I. Với giải thuật này, các vector có CMV lớn được loại bỏ ra khỏi giản đồ vector không gian. Bằng cách này, giải thuật SVM cải tiến có thể giảm biên độ đỉnh của CMV xuống còn 50% so với giải thuật trước đó.