So sánh, đánh giá, mô phỏng hoạt động của một số bộ PFC (Power Factor Correction) công suất ba mức điện áp và mô hình thực nghiệm bộ Double - Boost ba mức một pha đơn chiều

Tóm tắt:

Bài báo phân tích, xây dựng cấu trúc các bộ biến đổi PFC ba mức chỉnh lưu điện áp xoay chiều 220 V

hiệu dụng sang điện áp một chiều 800 V dạng so lệch. Nguyên lý điều khiển PWM (Pulse Width

Modulation) được áp dụng trong tính toán và mô phỏng hoạt động của các sơ đồ AC/DC ba mức

này. Từ các kết quả mô phỏng và tính toán so sánh tổn thất của các sơ đồ ba mức ta thấy rằng sơ

đồ AC/DC PFC Double Boost (DB) ba mức có ưu điểm vượt trội nhất về tổng thể và đặc biệt trong

các ứng dụng công suất trung bình đó là điện áp van nhỏ, khả năng mở rộng vận hành sang mạch

ba pha dễ dàng, khả năng mở rộng sang nhiều mức điện áp hơn, tổn thất nhỏ, mật độ tổn thất trên

van có điều khiển thấp. Mô hình thực nghiệm sơ đồ PFC Double Boost ba mức đã được thực hiện và

đã kiểm chứng tốt kết quả tính toán và mô phỏng

pdf 9 trang yennguyen 1700
Bạn đang xem tài liệu "So sánh, đánh giá, mô phỏng hoạt động của một số bộ PFC (Power Factor Correction) công suất ba mức điện áp và mô hình thực nghiệm bộ Double - Boost ba mức một pha đơn chiều", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: So sánh, đánh giá, mô phỏng hoạt động của một số bộ PFC (Power Factor Correction) công suất ba mức điện áp và mô hình thực nghiệm bộ Double - Boost ba mức một pha đơn chiều

So sánh, đánh giá, mô phỏng hoạt động của một số bộ PFC (Power Factor Correction) công suất ba mức điện áp và mô hình thực nghiệm bộ Double - Boost ba mức một pha đơn chiều
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 13 tháng 11-2017 51 
SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ, MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG 
CỦA MỘT SỐ BỘ PFC (POWER FACTOR CORRECTION) 
CÔNG SUẤT BA MỨC ĐIỆN ÁP VÀ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 
BỘ DOUBLE - BOOST BA MỨC MỘT PHA ĐƠN CHIỀU 
COMPARATIVE EVALUATION, SIMULATION OF THREE VOLTAGE LEVEL AC/DC 
POWER FACTOR CORRECTION CONVERTERS AND EXPERIMENTATION 
OF UNIDIRECTIONAL SINGLE PHASE THREE-LEVEL DOUBLE BOOST 
Phạm Thị Thùy Linh 
Trường Đại học Điện lực 
Tóm tắt: 
Bài báo phân tích, xây dựng cấu trúc các bộ biến đổi PFC ba mức chỉnh lưu điện áp xoay chiều 220 V 
hiệu dụng sang điện áp một chiều 800 V dạng so lệch. Nguyên lý điều khiển PWM (Pulse Width 
Modulation) được áp dụng trong tính toán và mô phỏng hoạt động của các sơ đồ AC/DC ba mức 
này. Từ các kết quả mô phỏng và tính toán so sánh tổn thất của các sơ đồ ba mức ta thấy rằng sơ 
đồ AC/DC PFC Double Boost (DB) ba mức có ưu điểm vượt trội nhất về tổng thể và đặc biệt trong 
các ứng dụng công suất trung bình đó là điện áp van nhỏ, khả năng mở rộng vận hành sang mạch 
ba pha dễ dàng, khả năng mở rộng sang nhiều mức điện áp hơn, tổn thất nhỏ, mật độ tổn thất trên 
van có điều khiển thấp. Mô hình thực nghiệm sơ đồ PFC Double Boost ba mức đã được thực hiện và 
đã kiểm chứng tốt kết quả tính toán và mô phỏng. 
Từ khóa: 
Hiệu chỉnh hệ số công suất, bộ biến đổi tĩnh, điều chế độ rộng xung, bộ biến đổi đa mức. 
Abstract: 
The paper analyzes the structures of non- differential three-level PFC converters that convert 220 V 
AC voltages to 800V DC voltages. The Pulse Width Modulation (PWM) control method is applied in 
the calculation and simulation of these three-level AC/DC diagrams. From simulation results and 
comparative loss calculations of three-level diagrams that the three-level PFC Double Boost (DB) 
structure has the greatest overall advantages, in particular, for the medium power applications: low-
voltage switching-cells, easy to expand to three-phase circuit, easy to expand to more voltage levels 
(multilevel converters), low total loss, a low densitification loss of transistors. A three-level PFC 
Double Boost prototype was built to validate studies. 
Keywords: 6 
Power factor correction, static converter, pulse width modulation, multilevel converter. 
6
 Ngày nhận bài: 21/8/2017, ngày chấp nhận đăng: 3/10/2017, phản biện: TS. Nguyễn Phúc Huy. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
52 Số 13 tháng 11-2017 
1. MỞ ĐẦU 
Ngày nay, phần lớn các hệ thống năng 
lượng điện sử dụng các bộ biến đổi đa 
mức để có được điện năng hiệu suất cao. 
Các hệ thống này cũng phải làm việc tin 
cậy, an toàn, liên tục trong suốt thời gian 
làm việc. Yêu cầu về độ tin cậy này có 
được một mặt là nhờ công nghệ van bán 
dẫn, một mặt nhờ thiết kế các cấu trúc sơ 
đồ mới đáp ứng được yêu cầu như trên. 
Ta biết rằng các sơ đồ chỉnh lưu được sử 
dụng như là giao diện giữa lưới xoay 
chiều AC và tải một chiều DC. Không 
giống như các sơ đồ chỉnh lưu truyền 
thống (sơ đồ chỉnh lưu cầu, tia) sử dụng 
điôt hay thyristo làm méo dạng tín hiệu 
nguồn và có lượng sóng hài rất cao. Chính 
vì vậy có rất nhiều nghiên cứu để cải thiện 
chất lượng điện năng của các bộ chỉnh lưu 
AC/DC [1-3]. Trong bài báo này, các sơ 
đồ đa mức được trình bày cho phép cải 
thiện thành phần sóng hài của dòng điện 
xoay chiều để có được hệ số công suất 
gần 1, và tăng mức điện áp DC ở giá trị 
lớn hơn điện áp AC. Tác giả sẽ nghiên 
cứu hoạt động của các sơ đồ, đề xuất 
phương pháp điều khiển chung cho các sơ 
đồ trên cơ sở đó thực hiện so sánh tính 
toán và mô phỏng hoạt động của các sơ 
đồ với cùng điều kiện nguồn và tải. Bài 
toán so sánh tổn thất cũng được đề xuất 
thực hiện để dựa vào đó lựa chọn được sơ 
đồ Double-Boost tối ưu đưa sang thiết kế 
mô hình thực nghiệm. Trong nghiên cứu 
này, phần điều khiển bao gồm một mạch 
điều khiển dòng điện đầu vào và ba mạch 
điều khiển điện áp đầu ra. Mạch điều 
khiển dòng điện cho phép giảm méo dòng 
diện và nâng cao hệ số công suất của bộ 
biến đổi. Kết quả thực nghiệm đã cho 
thấy hiệu quả của phương pháp điều 
khiển. 
T
AC
Cs
Cs
Dh
Db
Hình 1. Sơ đồ boost AC/DC 
T ↔
Hình 2. Sơ đồ Boost AC/DC một transisto 
2. PHÂN TÍCH CÁC BỘ BIẾN ĐỔI 
AC/DC BA MỨC ĐƠN CHIỀU 
Sơ đồ tổng quát không so lệch của các bộ 
AC/DC PFC tăng áp có dạng như ở hình 
1, vấn đề ở đây là ta cần phải thiết kế 
được van bán dẫn trung tâm T có hai 
chiều dòng điện, và hai chiều điện áp, tức 
là van làm việc ở cả 4 góc phần tư. 
Van bán dẫn T này có thể tương đương 
với với sơ đồ cầu 4 điôt và 1 van bán dẫn 
chỉ cần dẫn dòng và áp 1 chiều (hình 2), 
ghép vào sơ đồ hình 1 ta được sơ đồ hình 
3, bộ biến đổi không so lệch này có ba 
mức điện áp đầu vào có tên là VIENNA 
[4] (hình 3). Trên hình 1, ta thấy các điôt 
Dh, Db phải được chọn theo điện áp tổng 
phía bus DC, ngược lại với sơ đồ hình 3, 
các điôt Dh, Db giờ đây chỉ cần được chọn 
theo một nửa điện áp bus DC, làm cho tổn 
thất trên van sẽ nhỏ đi. Tuy nhiên, trong 
trường hợp này thì tổn thất tổng của mạch 
cần bổ sung thêm phần tổn thất phía chỉnh 
lưu đầu vào Dp, Dn. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 13 tháng 11-2017 53 
Van T cũng có thể được thực hiện bằng 
cách kết hợp hai van bán dẫn ba góc phần 
tư, hoặc là mắc nối tiếp ngược nhau, hoặc 
là mắc song song ngược nhau. Với cách 
mắc nối này ta sẽ có được họ các sơ đồ 
BNPC (Bidirectionnal Neutral Point 
Clamped) [5] (hình 4). Họ các sơ đồ này 
cho phép giảm thiểu số lượng các phần tử 
mắc nối tiếp và sụt áp khi dẫn dòng của 
nhánh trung tâm. Tuy nhiên, điện áp khi 
khóa của các điôt Dh và Db lại là toàn điện 
áp bus DC. 
Bằng cách đưa hai điôt được khoanh 
trong vùng nét đứt về phía trước, ta được 
sơ đồ DB (Double Boost) ba mức. Tương 
tự như sơ đồ VIENNA, các điôt Dh, Db 
chỉ mang một nửa điện áp bus DC. Như 
vậy, sơ đồ này lấy được các ưu điểm của 
sơ đồ BNPC và VIENNA (hình 5). 
Cuối cùng, bằng việc hoán đổi vị trí của 
Dp và Mb, Dn và Mh của sơ đồ DB ba 
mức, ta có được sơ đồ NPC (Neutral Point 
Clamped) ba mức (hình 6). Sơ đồ này có 
các tính chất tương tự sơ đồ DB nhưng 
với số lượng các phần tử chuyển mạch nối 
tiếp lớn hơn. 
D3
D4
Uc2
UDC
D 1
D2
T1
D p
Dn
L
Uin
Uc
1
C2
C 1
Hình 3. Sơ đồ cấu trúc mạch PFC VIENNA 
Hiện nay thì sơ đồ NPC được nghiên cứu 
và ứng dụng nhiều nhất trong công nghiệp 
nhưng ở mạch nghịch lưu DC/AC [6]. 
Trong phần tiếp theo tác giả sẽ nghiên 
cứu phương pháp điều khiển cho các sơ 
đồ AC/DC ba mức này. 
AC
Dh
Db
ID
IM
Cs
Cs
Vs/2
Vs/2
Rs Vs
L
M1 M2
iL
Hình 4. Cấu trúc của sơ đồ BNPC ba mức 
AC
Vs/2=Vc
Rs
Cs
Cs
Vs/2
Vs=Vdc
Mh
ID
Dp
Dn
Db
IM
Ip
Mb
L
Dh
Vr
IL
VL
VMh
Idc
Hình 5. Sơ đồ PFC DB ba mức 
AC
Vs/2
Rs
Cs
Cs
Vs/2
Vs
L
ID
Dh
Db
IM
Mh
Mb
D1
D2
iL
Hình 6. Sơ đồ PFC NPC ba mức 
3. GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN CỦA CÁC 
SƠ ĐỒ CHỈNH LƢU BA MỨC 
Phương pháp phổ biến và hiệu quả thường 
được dùng để điều khiển sơ đồ chỉnh lưu 
ba mức là phương pháp điều chế độ rộng 
xung PWM [7]. Chính vì vậy trong bài 
báo này tác giả sẽ áp dụng nguyên lý điều 
chế PWM áp dụng cho các sơ đồ chỉnh 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
54 Số 13 tháng 11-2017 
lưu ba mức DB. Sau khi phân tích tác giả 
thấy rằng các sơ đồ được giới thiệu ở trên 
có thể được áp dụng cùng một nguyên lý 
điều khiển chung, sơ đồ cấu trúc điều 
khiển được thể hiện ở hình 7. 
Cách điều khiển ở đây là ta điều khiển 
dòng điện nguồn cùng pha với điện áp 
nguồn. Transisto Mh chỉ được điều khiển 
trong nửa chu kì dương của điện áp lưới 
trong khi transisto Mb chỉ được điều khiển 
trong nửa chu kì còn lại. Trong một chu kì 
chuyển mạch Tsw ta có điện áp trung bình 
của tín hiệu vào bộ biến đổi (1): 
2
)( sin
V
tmV 
 (1)
với tín hiệu đặt m(t) = Mmax.sin(-j); 
j: góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp 
nguồn ; 
Vs : điện áp bus DC. 
Hình 7. Sơ đồ cấu trúc điều khiển 
của các bộ chỉnh lƣu ba mức 
4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 
Đối với các sơ đồ DB, BNPC, và NPC 
việc điều chế thực hiện đối với hai nhóm 
chuyển mạch xếp chồng, mỗi nhóm có 
một transisto. Bởi vì mỗi nhóm chuyển 
mạch chỉ hoạt động trong một nửa chu kì, 
cho nên ta sẽ chọn hai tín hiệu răng cưa 
xếp chồng. Tín hiệu tựa chuyển từ so sánh 
với sóng răng cưa này sang sóng răng cưa 
khác được thực hiện bằng cách phát hiện 
sự thay đổi dấu của nguồn. Tuy nhiên, đối 
với sơ đồ VIENNA, việc điều chế được 
thực hiện bằng giá trị tuyệt đối của tín 
hiệu tựa. 
Vị trí của hai tín hiệu xung răng cưa xếp 
chồng và không lệch pha này cho phép 
thực hiện việc điều chế tuần tự. Trong các 
pha không điều chế, các transisto được 
điều khiển ở trạng thái dẫn dòng liên tục 
điều này cho phép kiểm soát sự phân bố 
điện áp trên các van bán dẫn bị khóa mắc 
nối tiếp với chúng (Ví dụ Mh dẫn làm cho 
Dh chịu điện áp ngược Vs/2 và Dp chịu 
điện áp Vs/2) (hình 5). 
Kết quả mô phỏng đạt được ở hình 8 cho 
thấy hiệu quả trong điều khiển đồng pha 
dòng điện và điện áp, đạt được điện áp ra 
ba mức và dòng điện hình sin (hình 8). 
Như vậy với phương pháp điều khiển 
PWM có phản hồi được áp dụng và cấu 
trúc hoạt động của mạch, các bộ chỉnh lưu 
ba mức kể trên không cần thiết một bộ lọc 
đầu vào. 
Từ việc biết nguyên lý điều chế và dạng 
sóng của các tín hiệu dòng điện trên các 
van tín hiệu điện áp ở đầu vào của bộ biến 
đổi Uin cho phép ta tính toán tổn thất 
trong các van, cũng như của toàn bộ bộ 
biến đổi. Từ đó ra sẽ thực hiện việc so 
sánh và rút ra được sơ đồ tốt nhất. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 13 tháng 11-2017 55 
Hình 8. Dạng sóng dòng điện và điện áp của các bộ chỉnh lƣu ba mức 
(220 VAC, 50 Hz-800VDC, điều khiển PWM, Fsw= 40 kHz) 
5. SO SÁNH TỔN THẤT KHI DẪN DÒNG 
Chúng ta thấy dòng điện và điện áp khi 
chuyển mạch trong một chu kì điều chế là 
như nhau đối với các sơ đồ VIENNA, 
BNPC, DB và NPC. Như vậy tổn thất khi 
chuyển mạch là giống nhau. Như vậy việc 
so sánh tổn thất tổng chuyển về so sánh 
tổn thất khi dẫn dòng. Để thực hiện việc 
tính toán so sánh, việc lựa chọn các van 
bán dẫn 600 V do điện áp bus DC là 800V 
và dòng điện nguồn có giá trị hiệu dụng 
15A và 35A (bảng 1). 
Các tổn thất khi dẫn (∆P) trong các van 
bán dẫn được ước tính theo phương trình 
(2) [8] sau: 
 2...2 DRMSdDdo IRIVP (2) 
DI và DRMSI là các dòng điện trung bình 
và hiệu dụng đi qua van được tính theo 
các phân tích toán học đối với mỗi cấu 
trúc trong một chu kì chuyển mạch 1/Fsw 
(Fsw: tần số chuyển mạch). Còn 0dV (sụt 
áp khi dẫn của điôt) và dR (điện trở động, 
tương tự như đối với điôt, RDSON đối với 
transisto) được tính từ những thông số 
cho bởi nhà sản suất ở Tj= 125°C. 
Bảng 2 tóm tắt các kết quả có được trong 
tính toán các giá trị của dòng điện trung 
bình và hiệu dụng qua các van. 
Bảng 1. Các thông số chính của van 
Tên Van bán dẫn RDSON 
[mΩ] 
125°C 
Vdo 
[mV] 
125°C 
Rd[mΩ] 
125°C 
IGBT 
FGB20N60SFD 
57 625 170 
Điôt SiC 
Schottky 600V 
GP2DO20A060B 
 800 41 
Điôt chỉnh lưu 
600V 
APT30DS60B 
 1000 35,7 
Điôt SiC 
Schottky 1200V 
GP2DO20A120B 
 800 62,5 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
56 Số 13 tháng 11-2017 
Bảng 2. Các giá trị trung bình và hiệu dụng của dòng điện qua các van bán dẫn 
Van bán dẫn Giá trị trung bình 
của dòng điện 
Giá trị hiệu dụng 
của dòng điện 
Trans 
S
MMM
Mh
V
VII
I
2
S
MMM
MhRMS
V
VII
I
 3
.4
4
22
2 
Điôt HF 
S
MM
Dh
V
VI
I
2
S
MM
DhRMS
V
VI
I
 3
.4 22 
Thay bộ thông số nguồn và tải điện áp 
cực đại của nguồn AC VM=230√2V ; điện 
áp bus DC Vs=800V; dòng điện cực đại 
của nguồn AC IM= ILRMS √2A. Từ đó ta 
có được : 
Bảng 3. Kết quả của các dòng điện trung bình 
và hiệu dụng của các điôt và transisto 
tƣơng ứng với dòng điện nguồn 15A 
và 35A hiệu dụng 
 ILRMS =15A ILRMS =30A 
Dòng điện 
trung bình ID 
4,12A 8,25 A 
Dòng điện 
hiệu dụng 
IDRMS 
8,62 A 17,24A 
Dòng điện 
trung bình IM 
2,63A 5,26A 
Dòng điện 
hiệu dụng 
IMRMS 
6,17A 12,36A 
Qua bảng kết quả (bảng 3) trên ta thấy 
rằng dòng điện qua điôt Dh và Db lớn hơn 
hẳn dòng điện qua các transisto, cũng 
chính vì thế mà ta nên chọn các điôt SiC 
chịu được nhiệt độ tốt. 
Các kết quả tính toán tổn thất khi dẫn của 
các sơ đồ ba mức được tổng hợp ở hình 9 
ứng với dòng điện 15A hiệu dụng. Tổn 
thất tổng của sơ đồ bao gồm tổn thất trên 
các transisto, tổn thất trên các điôt cao 
tần, và tổn thất trên các điôt thấp tần. Đối 
với sơ đồ DB ba mức, các điôt cao tần ở 
đây là Dh và Db, còn các điôt thấp tần là 
Dp và Dn. Trong khi đó đối với sơ đồ 
Vienna thì khác sơ đồ DB ở chỗ các điôt 
thấp tần ngoài hai điôt chỉnh lưu thì cần 
bổ sung thêm các điôt mắc nối tiếp với 
transisto trong một vòng chuyển mạch, ta 
có thể chọn SiC600 hoặc Red600. Riêng 
sơ đồ BNPC, thì không có các điôt thấp 
tần và phần tổn thất trên các transisto phải 
tính thêm tổn thất trên các điôt mắc song 
song ngược với nó (body diode), điểm 
chú ý là các điôt cao tần phải được chọn 
theo điện áp Vs, vì vậy với điện áp phía 
bus DC là 800V ta cần chọn điôt SiC 
1200 hoặc hai điôt SiC 600 mắc nối tiếp 
nhau. Cuối cùng, đối với sơ đồ NPC, tổn 
thất trên các transisto cũng cần bổ sung 
thêm tổn thất trên các body diode, phía 
các điôt cao tần thì tương tự sơ đồ DB, 
riêng các điôt thấp tần thì không có phần 
tổn thất trên các điôt chỉnh lưu, tuy nhiên 
các điôt mắc nối tiếp transisto trong một 
vòng chuyển mạch có thể chọn điôt SiC 
600 hoặc SiC 800 vì chúng được chọn 
theo Vs/2. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 13 tháng 11-2017 57 
Sơ đồ BNPC có tổn thất khi dẫn là nhỏ 
nhất, tuy nhiên kết quả tổn thất cũng cho 
thấy tổn thất trên các van đóng mở của sơ 
đồ này cũng lớn thứ hai và các điôt của sơ 
đồ phải được chọn với mức điện áp gấp 
đôi tức là các điôt SiC Schottky 1200 V. 
Về mặt tổng thể, sơ đồ DB là sơ đồ tốt 
nhất, có tổn thất nhỏ với mật độ tổn thất 
trên các transisto thấp, số lượng các van 
bán dẫn trong một vòng chuyển mạch ít 
nhất cho phép giảm các điện cảm kết nối 
và quá điện áp khi chuyển mạch. Sơ đồ 
này có một ưu điểm nữa là khả năng mở 
rộng dễ dàng đến các sơ đồ có số mức cao 
hơn. Trong phần tiếp theo tác giả sẽ xây 
dựng mô hình thực nghiệm sơ đồ DB để 
kiểm chứng các kết quả tính toán và mô 
phỏng. 
Hình 9. Tổn thất khi dẫn dòng của các bộ chỉnh lƣu PFC tăng áp ba mức 
ứng với dòng điện 15A hiệu dụng
6. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 
Mô hình thí nghiệm bao gồm hai phần: 
phần mạch lực là sơ đồ ba mức PFC 
Double Boost 4 kW; và phần điều khiển 
được thực hiện bằng điều khiển điều chế 
độ rộng xung PWM có phản hồi dòng và 
áp sử dụng mô đun L4981 (hình 10). 
Nguồn cấp là một máy phát điện xoay 
chiều có tần số thay đổi, trong khi tải là 
một chiều có công suất 4 kW. Các cảm 
biến dòng điện và điện áp phía xoay chiều 
được sử dụng lần lượt là LAH 50-P và 
LV25-P. Các tụ điện phía một chiều được 
lựa chọn là 6×220µF/450V/EPCOS Alu, 
và cảm biến điện áp tương ứng là LV25-
P. Kết quả thực nghiệm 60 VAC/200 
VDC (hình 11) bước đầu đã kiểm chứng 
tốt mạch lực và phương pháp điều khiển. 
Điện áp đầu vào của mạch có dạng ba 
mức trong đó dòng điện AC thì gần sin 
mặc dù trong mô hình thí nghiệm không 
có bộ lọc đầu vào. So với các bộ chỉnh 
lưu thông thường thì sơ đồ này có ưu 
điểm vượt trội về mặt tín hiệu. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
58 Số 13 tháng 11-2017 
Hình 10. Mô hình thí nghiệm mạch AC/DC PFC 
Double-Boost ba mức 
Hình 11. Kết quả thí nghiệm mạch ba mức 
AC/DC PFC Double-Boost (Fsw= 32 kHz), 
60 VAC/ 200 VDC, không lọc tín hiệu đầu vào 
7. KẾT LUẬN 
Bài báo đã thống kê được các sơ đồ PFC 
tăng áp có cấu trúc tương tự nhau cùng 
với các đặc điểm nổi bật của chúng. Phần 
điều khiển cho các bộ biến đổi được tính 
toán và mô phỏng bằng phương pháp điều 
chế độ rộng xung PWM. Bài báo đã chỉ ra 
rằng, với cùng một điều kiện nguồn và tải 
thì các bộ biến đổi đa mức, cụ thể là ba 
mức ở đây có điện áp van nhỏ hơn, mật 
độ tổn thất nhỏ hơn so với các bộ chỉnh 
lưu truyền thống, và hơn nữa một tính 
toán về tổn thất đã cho thấy rằng bộ biến 
đổi BNPC ba mức có tổn thất nhỏ nhất, 
tuy nhiên van bán dẫn điôt phải chọn với 
mức điện áp gấp đôi và tổn thất trên 
transisto rất lớn cho nên bộ biến đổi DB 
ba mức với tổn thất nhỏ và các đặc điểm 
hoạt động nổi bật sẽ là bộ biến đổi tối ưu 
cho các ứng dụng công suất trung bình, 
tần số lớn. Các kết quả mô phỏng và thực 
nghiệm đã được tác giả trình bày. Hướng 
tiếp theo của tác giả sẽ là mở rộng sơ đồ 
lên các mức cao hơn và chuyển từ mô 
phỏng tương tự sang mô phỏng số. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Le Claire J.C, Radouane A., Ginot N., Moreau R., “Simple Topology and Current Control for 
Fast AC/DC Converter with Unity Power Factor”, 11th International Power Electronics and 
Motion Control Conference, Riga, Latvia, 2-4 September 2004, CDROM ref. ISBN 9984-32-
010-3. 
[2] B. Singh, K. Al Haddad, A. Pandey, D. P. Kothari, “A Review of Single-Phase Improved Power 
Quality AC/DC Converters”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.50, N°5, pp 962-
981, October 2003. 
[3] M.L. Heldwein, M. S. Ortmann, S.A. Amusa,“Single-phase PWM Boost-type Unidirectional 
Rectifier Doubling the Switching Frequency”, 13thEuropean Conference on Power Electronics 
and Applications, EPE 2009, Sept. 8-10, Barcelona, Spain, 2009. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 13 tháng 11-2017 59 
[4] Johann W.Kolar, Hans Ertl, "Design and experimental investigation of a three-phase high 
power density high efficiency unity power factor PWM (VIENNA) rectifier employing a novel 
integrated power semi-conductor module", Applied Power Electronics Conference and 
Exposition, 1996. APEC '96. Conference Proceedings 1996., Eleventh Annual, Volume 2, 3-7 
March 1996, pp. 514 – 523. 
[5] Keith A.Corzine, James R.Baker, “Reduced parts count multilevel rectifiers”, IEEE Trans. On 
Industrial Electronics, Vol.49, n°4, August 2002. 
[6] Ning-Yi Dai, Man-Chung Wong and Ying-Duo Han, "Application of a three-level NPC inverter 
as a three-phase four-wire power quality compensator by generalized 3DSVM," in IEEE 
Transactions on Power Electronics, vol. 21, no. 2, pp. 440-449, March 2006. 
[7] T. Meynard, H. Foch, "Multilevel choppers for high voltage applications", European Power 
Electronics Journal, Vol. 2, n°1, pp. 45-50, Mar. 1992. 
[8] S. Deng, H. Mao, T. Wu, "Power losses estimation platform for power converters", Applied 
Power Electronics Conference and Exposition, 2004. APEC '04. Nineteenth Annual IEEE. 
Giới thiệu tác giả: 
Pham Thi Thuy Linh received the M2R degree from Ecole Nationale 
Supérieure d’Electrotechnique, d’Electronique, d’Hydraulique de Toulouse, 
Toulouse, France in 2008 and Ph.D degree from Institut National 
Polytechnique de Toulouse, France in 2011. Her work at Laboratoire Plasma 
et Conversion d'Energie, Toulouse proposed a solution of new converter 
more reliable and performance for the electrical system in the new version of 
Airbus. After that, she worked at IT link System company which coporated 
with Socomeccompany, Strasbourg, France. Here, she is a member of the 
developement team for the new versions of Uninterruptible Power Supply. 
She is actually Lecturer and Researcher at Electric Power University, Hanoi, 
Vietnam. Her fields of interest: Power electronics, series multicell converters 
for high power and high performance application, digital control signal and 
diagnostic of converter. 

File đính kèm:

  • pdfso_sanh_danh_gia_mo_phong_hoat_dong_cua_mot_so_bo_pfc_power.pdf