I. Giới thiệu
Nghiên cứu về mạch tăng áp DC-DC với tỷ số biến áp cao tại HCMUTE tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của các bộ chuyển đổi DC-DC. Các bộ chuyển đổi này thường gặp khó khăn trong việc hoạt động hiệu quả ở tỷ số thời gian cao, dẫn đến tổn thất điện năng lớn. Luận văn này phân tích các cấu trúc mạch hiện có và đề xuất các giải pháp mới nhằm tối ưu hóa hiệu suất chuyển đổi. Theo đó, việc sử dụng các linh kiện bán dẫn công suất và các cuộn dây nhỏ gọn giúp giảm thiểu kích thước và chi phí của hệ thống. Một trong những điểm nổi bật là việc áp dụng các kỹ thuật chuyển mạch mới nhằm giảm thiểu tổn thất chuyển mạch và tăng cường khả năng chịu đựng điện áp của linh kiện. Điều này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn mở rộng khả năng ứng dụng của mạch tăng áp trong các hệ thống năng lượng tái tạo.
1.1. Tình hình nghiên cứu
Nghiên cứu về mạch tăng áp DC-DC đã được thực hiện rộng rãi trong thời gian qua. Các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào việc phát triển các cấu trúc mạch mới nhằm đạt được hiệu suất chuyển đổi cao hơn và giảm thiểu tổn thất. Các bộ chuyển đổi truyền thống thường gặp khó khăn trong việc duy trì hiệu suất ở tỷ số biến áp cao, do đó, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng các cấu trúc ghép tầng có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu suất. Hơn nữa, việc áp dụng các công nghệ mới như kỹ thuật điện tử công suất và mạch điều khiển thông minh cũng đã được đề xuất để tối ưu hóa hoạt động của các bộ chuyển đổi này.
II. Các kỹ thuật tăng áp tỷ số cao
Trong chương này, các kỹ thuật tăng áp DC-DC được phân tích chi tiết. Các bộ chuyển đổi DC-DC có thể được phân loại thành hai loại chính: cách ly và không cách ly. Mỗi loại có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Các bộ chuyển đổi cách ly thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ an toàn cao, trong khi các bộ không cách ly thường có kích thước nhỏ gọn và chi phí thấp hơn. Đặc biệt, các bộ chuyển đổi sử dụng kỹ thuật chuyển mạch cuộn cảm và chuyển mạch tụ điện đã cho thấy khả năng đạt được tỷ số biến áp cao mà không cần phải sử dụng tỷ số thời gian cực cao. Điều này giúp giảm thiểu tổn thất và cải thiện độ tin cậy của mạch. Hơn nữa, việc áp dụng các mạch thu hồi năng lượng cũng đã được nghiên cứu nhằm tối ưu hóa hiệu suất tổng thể của hệ thống.
2.1. Bộ chuyển đổi DC DC Boost
Bộ chuyển đổi DC-DC Boost là một trong những cấu trúc cơ bản nhất trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử. Cấu trúc này cho phép nâng cao điện áp đầu ra từ một nguồn điện áp thấp. Tuy nhiên, việc sử dụng tỷ số thời gian cao trong các bộ chuyển đổi này có thể dẫn đến tổn thất lớn và giảm hiệu suất. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng các cấu trúc ghép tầng có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của bộ chuyển đổi. Các bộ chuyển đổi này không chỉ giúp giảm thiểu tổn thất mà còn mở rộng khả năng ứng dụng trong các hệ thống năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió.
III. Mô hình hóa và mô phỏng
Mô hình hóa và mô phỏng là bước quan trọng trong nghiên cứu mạch tăng áp DC-DC. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng giúp đánh giá hiệu quả của các cấu trúc mạch được đề xuất. Các mô hình được xây dựng dựa trên các thông số kỹ thuật của linh kiện và điều kiện hoạt động thực tế. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng các cấu trúc mạch mới có thể đạt được hiệu suất chuyển đổi cao hơn so với các bộ chuyển đổi truyền thống. Hơn nữa, việc áp dụng các kỹ thuật điều khiển thông minh cũng đã được chứng minh là có thể cải thiện đáng kể hiệu suất hoạt động của mạch. Các kết quả này sẽ được sử dụng để so sánh với các phương pháp tăng áp khác nhằm đánh giá hiệu quả của phương pháp được đề xuất.
3.1. Kết quả mô phỏng
Kết quả mô phỏng cho thấy rằng các bộ chuyển đổi DC-DC mới có thể đạt được tỷ số biến áp cao mà không cần phải sử dụng tỷ số thời gian cực cao. Điều này giúp giảm thiểu tổn thất chuyển mạch và tăng cường khả năng chịu đựng điện áp của linh kiện. Các mô hình mô phỏng cũng cho thấy rằng việc áp dụng các mạch thu hồi năng lượng có thể giúp cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống. Những kết quả này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu lý thuyết mà còn có thể được áp dụng trong thực tế, mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các bộ chuyển đổi DC-DC trong tương lai.
