Thiết kế bộ điều chỉnh hệ số công suất hiệu suất cao với hai cuộn cảm lối vào

Bài viết Thiết kế bộ điều chỉnh hệ số công suất hiệu suất cao với hai cuộn cảm lối vào trình bày một phương án thiết kế nhăm nâng cao hiệu suất của bộ biến đổi AC/DC trong các bộ nguồn cấp cho trạm BTS. Điểm mấu chốt của bài báo là phương án đưa thêm hai cuộn cảm đầu vào nguồn, qua đó nâng cao hiệu suất của mạch điều khiển hệ số công suất (PFC) trong bộ nguồn AC/DC.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế bộ điều chỉnh hệ số công suất hiệu suất cao với hai cuộn cảm lối vào 68 Nguyễn Hồng Quang THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU CHỈNH HỆ SỐ CÔNG SUẤT HIỆU SUẤT CAO VỚI HAI CUỘN CẢM LỐI VÀO DESIGNING AN IMPROVED BRIDGELESS - DUAL BOOST POWER FACTOR CORRECTION WITH TWO INPUT INDUCTORS Nguyễn Hồng Quang Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; quang.nguyenhong1@hust.edu.vn Tóm tắt - Trong xu hướng nội địa hóa các sản phẩm chủ lực trong Abstract - In the effort of domesticalisation of the key products in viễn thông, tác giả đã trình bày một phương án thiết kế nhăm nâng cao telecommunication system, the author presents the new design of hiệu suất của bộ biến đổi AC/DC trong các bộ nguồn cấp cho trạm power supply in order to increase the efficiency of AC/DC converter BTS. Điểm mấu chốt của bài báo là phương án đưa thêm hai cuộn in base transceiver station (BTS). The key point in this design is to cảm đầu vào nguồn, qua đó nâng cao hiệu suất của mạch điều khiển add two external inductors to the AC input to improve the efficiency hệ số công suất (PFC) trong bộ nguồn AC/DC. Hệ thống điều khiển of AC/DC converter. The design approach follows the traditional được xây dựng theo phương pháp truyền thống, xuất phát từ mô hình way starting from modeling, simulation and testing on the real toán học, mô phỏng và kiểm nghiệm trên mạch thực tế. Mô hình hóa system. The power phase will be modeled in both the steady state tầng công suất dựa trên phương pháp phân tích mạch ở trạng thái làm and the transient state and the analysis of the effects of field noise. việc ổn định và phân tích thành phần tín hiệu nhiễu. Bài báo đã tổng The PID controller is built to achieve the high efficiency of PFC and hợp bộ điều khiển PID số cho mô hình PFC không cầu hiệu suất cao experimental results have proved the validity and feasibilty of the và cũng trình bày kết quả thực nghiệm của mô hình nhằm chứng minh proposed controller. tính khả thi của thuật toán điều khiển. Từ khóa - chỉnh lưu PFC kép, tăng hệ số công suất, chỉnh lưu một Key words - dual boost PFC rectifier; power factor correction pha, bộ nâng áp, bộ điều khiển PI. (PFC); single phase rectifier; boost converter; propotional intergrator controller. 1. Đặt vấn đề qua một MOSFET hoặc một diode ở mạch tăng áp, nên dễ Trong mạng lưới viễn thông, các thiết bị viễn thông gây tổn hao dẫn lớn. Cấu trúc mạch bridgeless PFC như thường không sử dụng trực tiếp nguồn cấp từ điện lưới xoay Hình 2 sẽ khắc phục được nhược điểm trên chiều mà qua bộ biến đổi nắn lại thành dạng điện một chiều như bộ nguồn máy tính, bộ nguồn cho các mạch thu phát tín D1 D2 hiệu ở các trạm thu phát tín hiệu viễn thông (BTS). Các thiết bị này trong quá trình tiêu thụ năng lượng còn tạo ra các dạng L1 sóng hài có tần số là bội số của tần số điện lưới [1]. Mục tiêu Rtai nâng cao chất lượng của hệ thống là loại bỏ các thành phần AC C sóng hài bậc cao này thông qua các bộ lọc hay bộ điều chỉnh hệ số công suất (PFC) để đạt được hệ số công suất cao (PF=0,99). Đồng thời bộ PFC cho phép điều chỉnh điện áp Q1 D3 Q2 D4 ra một chiều, làm phẳng dòng điện ra trên mỗi chu kỳ. Hình 1 là cấu trúc của bộ PFC truyền thống gồm: Hình 2. Cấu trúc chung của bộ Bridgeless PFC Trên thực tế, mạch Bridgeless PFC đơn giản như trên gặp một số trở ngại khi đưa vào sử dụng như sau: - Do điện áp lưới không chung đất với tầng PFC, nên ta cần một bộ khuếch đại vi sai để đo tín hiệu điện áp vào AC. - Tương tự như vậy, dòng điện không trả về cùng một đất ở mỗi nửa chu kỳ lưới, do đó cũng cần sử dụng khuếch đại vi sai để đo dòng qua điện trở shunt. - Nhiễu EMI: đối với mạch PFC không cầu, đất của điện áp ra luôn bị trôi so với đầu vào AC. Vì vậy, các điện dung Hình 1. Cấu trúc của bộ PFC truyền thống ký sinh bao gồm cực máng của MOSFET với đất góp phần - Chỉnh lưu cầu: chỉnh lưu điện áp xoay chiều thành một vào nhiễu chung. Trong khi đó, các nút chuyển mạch chiều; MOSFET và diode được nối trực tiếp với lối vào AC, nên - Mạch tăng áp (boost): điều chỉnh dải điện áp ra. Với sinh ra nhiễu hài dv/dt rất cao [3]. thuật toán điều chỉnh thích hợp, ta có thể nắn dạng dòng ...