Ứng Dụng Chuyển Mạch Mềm Nâng Cao Hiệu Suất Bộ Sạc Ắc Quy Trong Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Điện

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. Bài báo đã công bố

2. CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH MỀM

2.1. Khóa công suất và các vấn đề liên quan đến chuyển mạch

2.2. Chuyển mạch mềm (Soft switching)

2.3. Chuyển mạch mềm dạng dịch pha (Phase-shift converter)

3. CHƯƠNG 3: BỘ CHUYỂN ĐỔI CÔNG SUẤT DẠNG CỘNG HƯỞNG

3.1. Nguyên lý cộng hưởng

3.2. Chuyển mạch ZVS và ZCS

3.2.1. Chuyển mạch ZVS

3.2.2. Chuyển mạch ZCS

3.3. Ví dụ minh họa chuyển mạch ZVS và ZCS

3.4. Các cấu trúc bộ chuyển đổi cộng hưởng

3.4.1. Mạch cộng hưởng dạng nối tiếp (SRC)

3.4.2. Mạch cộng hưởng song song (PRC)

3.4.3. Mạch cộng hưởng nối tiếp-song song (SPRC)

3.5. Bộ chuyển đổi bán cộng hưởng

4. CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT CHỈNH LƯU ĐỒNG BỘ

4.1. Chỉnh lưu đồng bộ

4.2. Mạch kích trong chỉnh lưu đồng bộ

4.3. Kích có điều khiển

4.4. Mạch kích chỉnh lưu đồng bộ cho bộ chuyển đổi cộng hưởng

5. CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ MẠCH NGUYÊN LÝ VÀ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN

5.1. Phân tích tổng quan đề tài

5.2. Phân tích lựa chọn các khối của mạch sạc

5.3. Mạch cộng hưởng

5.4. Phân tích và tính toán các thông số trong thiết kế

5.5. Phương pháp FHA

5.6. Sơ đồ tương đương và hàm truyền điện áp

5.7. Phân tích và xây dựng giản đồ thiết kế

5.8. Kết quả thông số thiết kế mạch cộng hưởng

5.9. Giải thuật điều khiển

6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG, KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ SO SÁNH

6.1. Kết quả mô phỏng và phân tích các chế độ vận hành

6.2. Mạch thực nghiệm

6.3. Mô hình thực nghiệm

6.4. Kết quả thực nghiệm và so sánh

6.5. Phân tích nguyên nhân tổn thất công suất và khắc phục

7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

7.1. Hướng phát triển đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH MINH HỌA

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

I. Giới thiệu

Luận văn tập trung vào ứng dụng chuyển mạch mềm để nâng cao hiệu suất bộ sạc ắc quy trong lĩnh vực kỹ thuật điện. Bộ sạc ắc quy đóng vai trò quan trọng trong hệ thống năng lượng, đặc biệt là trong các ứng dụng năng lượng tái tạo. Công nghệ chuyển mạch mềm giúp giảm tổn thất chuyển mạch, tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng và cho phép hoạt động ở tần số cao, từ đó giảm kích thước các thành phần thụ động. Luận văn đề xuất một bộ chuyển đổi DC/DC sử dụng kỹ thuật chuyển mạch mềm kết hợp với chỉnh lưu đồng bộ, đạt hiệu suất lên đến 95%.

1.1. Tổng quan về bộ sạc ắc quy

Bộ sạc ắc quy là thiết bị quan trọng trong hệ thống năng lượng, đặc biệt khi có sự chênh lệch giữa công suất phát và công suất tiêu thụ. Hệ thống sạc ắc quy sử dụng kỹ thuật chuyển mạch mềm giúp lưu trữ năng lượng dư thừa hiệu quả. Luận văn đề xuất một bộ chuyển đổi DC/DC với chuyển mạch ZVS (Zero Voltage Switching), giảm tổn thất và tăng hiệu suất chuyển đổi.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của luận văn là tối ưu hóa hiệu suất bộ sạc ắc quy thông qua ứng dụng công nghệ chuyển mạch mềm. Nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế bộ chuyển đổi DC/DC với cấu trúc LLC (Inductor-Inductor-Capacitor), kết hợp chỉnh lưu đồng bộ để đạt hiệu suất cao. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy hiệu suất đạt được lên đến 95%, cao hơn so với các phương pháp truyền thống.

II. Kỹ thuật chuyển mạch mềm

Chương này trình bày về kỹ thuật chuyển mạch mềm, một giải pháp hiệu quả để giảm tổn thất chuyển mạch trong các bộ biến đổi công suất. Chuyển mạch mềm bao gồm các kỹ thuật như ZVS và ZCS (Zero Current Switching), giúp giảm tổn thất năng lượng và tăng hiệu suất chuyển đổi. Luận văn tập trung vào việc áp dụng chuyển mạch mềm trong bộ chuyển đổi DC/DC để nâng cao hiệu suất bộ sạc ắc quy.

2.1. Nguyên lý chuyển mạch mềm

Chuyển mạch mềm hoạt động dựa trên nguyên lý giảm thiểu tổn thất năng lượng khi chuyển đổi trạng thái của các khóa công suất. Kỹ thuật ZVS đảm bảo điện áp trên khóa công suất bằng 0 khi chuyển mạch, trong khi ZCS đảm bảo dòng điện bằng 0. Các kỹ thuật này giúp giảm tổn thất chuyển mạch và tăng hiệu suất của bộ biến đổi.

2.2. Ứng dụng trong bộ sạc ắc quy

Trong bộ sạc ắc quy, chuyển mạch mềm được áp dụng để giảm tổn thất năng lượng và tăng hiệu suất chuyển đổi. Luận văn đề xuất sử dụng cấu trúc LLC kết hợp chỉnh lưu đồng bộ để đạt hiệu suất cao. Kết quả mô phỏng cho thấy hiệu suất đạt được lên đến 95%, cao hơn so với các phương pháp truyền thống.

III. Phân tích và thiết kế bộ chuyển đổi

Chương này trình bày quá trình phân tích và thiết kế bộ chuyển đổi DC/DC sử dụng kỹ thuật chuyển mạch mềm. Luận văn tập trung vào việc lựa chọn cấu trúc phù hợp, tính toán các thông số và thiết kế mạch điều khiển. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy hiệu suất cao và tính khả thi của phương pháp đề xuất.

3.1. Lựa chọn cấu trúc bộ chuyển đổi

Luận văn lựa chọn cấu trúc LLC cho bộ chuyển đổi DC/DC do khả năng đạt chuyển mạch ZVS và hiệu suất cao. Cấu trúc này cho phép hoạt động ở tần số cao, giảm kích thước các thành phần thụ động và tăng mật độ công suất.

3.2. Thiết kế mạch điều khiển

Mạch điều khiển được thiết kế để điều chỉnh tần số và công suất của bộ chuyển đổi. Luận văn sử dụng phương pháp FHA (Fundamental Harmonic Approximation) để phân tích và thiết kế mạch. Kết quả mô phỏng cho thấy hiệu suất đạt được lên đến 95%, cao hơn so với các phương pháp truyền thống.

IV. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm

Chương này trình bày kết quả mô phỏng và thực nghiệm của bộ chuyển đổi DC/DC sử dụng kỹ thuật chuyển mạch mềm. Kết quả cho thấy hiệu suất cao và tính khả thi của phương pháp đề xuất. Luận văn cũng phân tích các nguyên nhân tổn thất và đề xuất giải pháp khắc phục.

4.1. Kết quả mô phỏng

Kết quả mô phỏng cho thấy hiệu suất của bộ chuyển đổi đạt được lên đến 95%, cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Phân tích hiệu suất cho thấy chuyển mạch mềm giúp giảm tổn thất năng lượng và tăng hiệu suất chuyển đổi.

4.2. Kết quả thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm trên bộ sạc ắc quy 120W cho thấy hiệu suất đạt được lên đến 95%, khẳng định tính khả thi của phương pháp đề xuất. Luận văn cũng phân tích các nguyên nhân tổn thất và đề xuất giải pháp khắc phục để tối ưu hóa hiệu suất.

V. Kết luận và hướng phát triển

Luận văn kết luận rằng ứng dụng chuyển mạch mềm giúp nâng cao hiệu suất bộ sạc ắc quy một cách hiệu quả. Phương pháp đề xuất đạt hiệu suất lên đến 95%, cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Hướng phát triển tiếp theo là tối ưu hóa thiết kế và mở rộng ứng dụng trong các hệ thống năng lượng tái tạo.

5.1. Kết luận

Luận văn đã chứng minh tính hiệu quả của kỹ thuật chuyển mạch mềm trong việc nâng cao hiệu suất bộ sạc ắc quy. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy hiệu suất đạt được lên đến 95%, cao hơn so với các phương pháp truyền thống.

5.2. Hướng phát triển

Hướng phát triển tiếp theo của đề tài là tối ưu hóa thiết kế bộ chuyển đổi và mở rộng ứng dụng trong các hệ thống năng lượng tái tạo. Nghiên cứu cũng có thể tập trung vào việc tích hợp các công nghệ mới để nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Điện: Ứng Dụng Chuyển Mạch Mềm Để Nâng Cao Hiệu Suất Bộ Sạc Ắc Quy