Luận văn thạc sĩ về nghiên cứu mạch tăng áp DC-DC và tỷ số biến áp cao

• Tác giả: Nguyễn Phan Ánh Tâm
• Người hướng dẫn: PGS. Trương Việt Anh
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM
• Chuyên ngành: Điện - Điện tử
• Đề tài: Nghiên cứu mạch tăng áp DC-DC với tỷ số biến áp cao
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Những nghiên cứu liên quan
• 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ luận văn
• 1.3. Phương pháp thực hiện
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Điểm mới của luận văn
• 1.6. Bố cục của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Các ứng dụng chuyển đổi DC-DC cao áp
• 2.2. Đặc điểm của bộ chuyển đổi tỷ số cao
• 2.2.1. Tỷ lệ chuyển đổi cao
• 2.2.2. Hiệu suất cao
• 2.2.3. Nhấp nhô dòng điện/ điện áp
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC KỸ THUẬT TĂNG ÁP TỶ SỐ CAO
• 3.1. Bộ chuyển đổi DC-DC Boost
• 3.1.1. Cấu trúc cơ bản của một bộ chuyển đổi DC-DC Boost
• 3.1.2. Bộ chuyển đổi DC-DC Boost cách ly
• 3.1.3. Bộ chuyển đổi không cách ly DC-DC Boost
• 3.1.4. Bộ chuyển đổi DC-DC Boost không cách ly truyền thống
• 3.1.5. Hạn chế của bộ chuyển đổi truyền thống trong tăng áp tỉ số biến áp cao
• 3.2. Đánh giá cấu trúc cho bộ chuyển đổi DC-DC Boost tỉ số biến áp cao
• 3.2.1. Bộ chuyển đổi Cascade
• 3.2.2. Bộ tăng áp bậc 2
• 3.2.3. Bộ tăng áp DC-DC ba bậc
• 3.2.4. Mạch nhân điện áp
• 3.2.5. Kỹ thuật chuyển mạch cuộn cảm/chuyển mạch tụ điện
• 3.2.7. Mạng chủ động
• 3.2.8. Bộ chuyển đổi DC-DC dựa trên biến áp
• 3.2.9. Bộ chuyển đổi DC-DC xếp chồng
• 3.2.10. Bộ chuyển đổi tích hợp
• 3.3. Nền tảng chuyển đổi DC-DC tỉ số biến áp cao
• 3.4. Phân loại bộ chuyển đổi DC-DC không cách ly
• 3.4.1. Các bộ chuyển đổi DC-DC tỉ số biến áp không cao
• 3.4.2. Các bộ chuyển đổi DC-DC tỉ số biến áp cao
• 3.5. Vận hành tần số chuyển mạch cao
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG
• 4.1. Bộ chuyển đổi DC-DC đề xuất
• 4.2. Mô hình hóa mô phỏng mạch tăng áp tỷ số biến áp cao được đề xuất
• 4.3. Kết quả mô phỏng khi tỷ số điều chế D không đổi
• 4.4. Kết quả mô phỏng khi có yêu cầu ổn áp trong điều kiện tải thay đổi
• 4.4.1. Khi tải tăng từ 500 lên 1000 W
• 4.4.2. Khi tải giảm từ 900 xuống 600 W
• 4.5. Kết quả mô phỏng khi có yêu cầu thay đổi điện áp ngõ ra
• 4.5.1. Khi điện áp tham chiếu tăng từ 400 lên 500 Vdc
• 4.5.2. Khi điện áp tham chiếu giảm từ 600 xuống 450 Vdc
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Kiến nghị và hướng phát triển
• TÀI LIỆU TRÍCH DẪN

I. Tổng quan về Nghiên cứu mạch tăng áp DC DC với tỷ số biến áp cao

Nghiên cứu mạch tăng áp DC-DC với tỷ số biến áp cao đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ chuyển đổi năng lượng. Các bộ chuyển đổi này cho phép nâng cao điện áp từ các nguồn năng lượng tái tạo như pin mặt trời và pin nhiên liệu, giúp kết nối hiệu quả với lưới điện. Việc phát triển các mạch này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu chi phí và kích thước của hệ thống.

1.1. Định nghĩa và nguyên lý hoạt động của mạch tăng áp DC DC

Mạch tăng áp DC-DC là một thiết bị điện tử chuyển đổi điện áp DC thấp thành điện áp DC cao hơn. Nguyên lý hoạt động dựa trên việc sử dụng các linh kiện bán dẫn và cuộn cảm để tạo ra điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào thông qua quá trình chuyển mạch.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng mạch tăng áp DC DC

Việc sử dụng mạch tăng áp DC-DC mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng, giảm kích thước thiết bị và chi phí sản xuất. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng năng lượng tái tạo, nơi yêu cầu điện áp đầu ra cao và ổn định.

II. Thách thức trong nghiên cứu mạch tăng áp DC DC với tỷ số biến áp cao

Mặc dù có nhiều lợi ích, nhưng việc phát triển mạch tăng áp DC-DC với tỷ số biến áp cao cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như tổn thất năng lượng, điện áp chịu đựng cao và hiệu suất thấp khi hoạt động ở tỷ số thời gian cao là những vấn đề cần được giải quyết.

2.1. Tổn thất năng lượng trong mạch tăng áp

Tổn thất năng lượng là một trong những vấn đề lớn nhất trong mạch tăng áp DC-DC. Khi tỷ số thời gian cao, tổn thất phục hồi ngược của diode và tổn thất dẫn của linh kiện bán dẫn tăng lên, làm giảm hiệu suất tổng thể của mạch.

2.2. Điện áp chịu đựng và hiệu suất

Điện áp chịu đựng của các linh kiện trong mạch tăng áp DC-DC cần phải được xem xét kỹ lưỡng. Khi điện áp đầu ra tăng, điện áp định mức của linh kiện cũng tăng, dẫn đến tổn thất truyền dẫn cao và giảm hiệu suất.

III. Phương pháp nghiên cứu mạch tăng áp DC DC với tỷ số biến áp cao

Để giải quyết các thách thức nêu trên, nhiều phương pháp nghiên cứu đã được đề xuất. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng cấu trúc ghép tầng, mạch nhân áp và các kỹ thuật chuyển mạch tiên tiến.

3.1. Cấu trúc ghép tầng trong mạch tăng áp

Cấu trúc ghép tầng cho phép tăng độ lợi điện áp mà không cần phải hoạt động ở tỷ số thời gian cao. Điều này giúp giảm tổn thất năng lượng và cải thiện hiệu suất của mạch.

3.2. Mạch nhân áp và ứng dụng

Mạch nhân áp là một giải pháp hiệu quả để nâng cao điện áp đầu ra mà không cần sử dụng máy biến áp. Các mạch này có thể được tích hợp vào các bộ chuyển đổi DC-DC để cải thiện hiệu suất.

IV. Ứng dụng thực tiễn của mạch tăng áp DC DC với tỷ số biến áp cao

Mạch tăng áp DC-DC với tỷ số biến áp cao có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các hệ thống năng lượng tái tạo, như hệ thống quang điện, đèn phóng điện cường độ cao và hệ thống cung cấp điện liên tục (UPS).

4.1. Hệ thống quang điện kết nối lưới

Mạch tăng áp DC-DC được sử dụng trong hệ thống quang điện để nâng cao điện áp từ các tế bào quang điện, giúp kết nối hiệu quả với lưới điện và cải thiện hiệu suất hệ thống.

4.2. Ứng dụng trong đèn phóng điện cường độ cao

Trong các ứng dụng đèn phóng điện cường độ cao, mạch tăng áp DC-DC giúp cung cấp điện áp cao cần thiết cho hoạt động của đèn, đảm bảo hiệu suất chiếu sáng tối ưu.

V. Kết luận và hướng phát triển trong nghiên cứu mạch tăng áp DC DC

Nghiên cứu mạch tăng áp DC-DC với tỷ số biến áp cao đang mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Việc phát triển các phương pháp và cấu trúc mới sẽ giúp cải thiện hiệu suất và giảm chi phí cho các hệ thống năng lượng.

5.1. Tương lai của mạch tăng áp DC DC

Tương lai của mạch tăng áp DC-DC hứa hẹn sẽ có nhiều cải tiến về hiệu suất và độ tin cậy. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc phát triển các cấu trúc mới và tối ưu hóa các linh kiện sử dụng trong mạch.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Định hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc phát triển các mạch tăng áp không sử dụng biến áp, nhằm giảm thiểu chi phí và kích thước của hệ thống, đồng thời nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng.