Zero-voltage-switching là ?

[daihang86]

Bác nào biết cách chuyển mạch ở van công suất dùng ZVW có ich gì ? Sao mấy thằng tây nó dùng cách đó mà chảng cần thêm mạch phụ trợ cho van .

[namqn]

Câu chuyện nó là như thế này:
Ngày xưa, khi chuyển mạch (đóng hay ngắt) các van bán dẫn, các bác thường dùng cái mà bọn Tây gọi là hard-switching, nghĩa là bác bắt cái van nó phải chuyển mạch với trạng thái quá độ có dòng điện và điện áp khác zero. Do đó, trong giai đoạn chuyển mạch sẽ có tổn thất công suất trên van, mà cái này khi van chạy ở tần số càng cao thì nó càng lớn (vì càng có nhiều lần chuyển mạch).
Bây giờ bọn Tây nó cho rằng phải chuyển mạch theo kiểu mà bọn nó gọi là soft-switching, với ý định là ở trạng thái chuyển mạch thì hoặc điện áp trên van hoặc dòng điện đi qua van bằng zero, hoặc cả hai cùng là zero thì càng tốt. Khi đó có thể xem như không có tổn thất công suất trên van ở trạng thái chuyển mạch. Đấy chính là điểm có ích mà bác đang hỏi.
Chắc bác cũng đoán ra được, chuyển mạch với điện áp trên van bằng zero thì chúng nó gọi là zero-voltage-switching (ZVS), còn với dòng điện qua van bằng zero thì là zero-curent-switching (ZCS). Việc áp dụng cách chuyển mạch nào còn tùy thuộc vào sơ đồ mạch, tính chất tải, và trạng thái chuyển mạch (tức là đóng hay ngắt). Nhận xét chung của bọn nó (vì bọn nó nghiên cứu trước mà) là ZVS có ưu điểm hơn so với ZCS trong nhiều trường hợp.

Bây giờ tôi xin giải thích đôi chút về ZVS. Giả sử bác đang muốn đóng một van, tôi cho là một con MOSFET. Khi bác kích con MOSFET này với đủ điện áp đặt vào hai chân G, và S của nó, nó sẽ chuyển sang trạng thái dẫn một cách từ từ (không thể nào tức thời được, vì là linh kiện vật lý). Điện áp Vds của nó sẽ từ từ giảm xuống còn dòng điện Ids qua nó sẽ từ từ tăng lên. Trước khi linh kiện dẫn hoàn toàn với Vds = Ids*Rds thì nó sẽ ở trạng thái có Vds và Ids đều đang thay đổi giá trị, và ở khoảng giữa giai đoạn này thì có khả năng Vds*Ids sẽ là lớn nhất. Trừ ra một phần tổn thất công suất do dòng điện Ids đi qua Rds (vốn luôn luôn tồn tại dù là hard-switching hay soft-switching) thì phần còn lại là tổn thất công suất do việc chuyển mạch gây ra.
Nếu bây giờ bác dùng một biện pháp nào đó khiến cho điện áp Vds của van bằng zero trước khi bác cho nó đóng (chẳng hạn mắc một cái tụ điện nhỏ vào giữa hai chân D và S, và dòng điện tải đang đi qua một van kế cận), thì bác đã thực hiện được việc đóng van dưới điều kiện ZVS rồi đó. Nếu bác dùng IGBT hay MOSFET và dùng một sơ đồ mạch cùng với thuật toán điều khiển tốt, thì đôi khi giá trị của cái tụ điện nhỏ cần thêm vào đó không bằng giá trị của cái tụ điện ký sinh của bản thân cái van, khi đó thì bác thực sự chẳng cần phải mắc thêm gì vào mà vẫn có ZVS.

Thân,

[daihang86]

Em cũng hiểu sơ sơ những điều bác viết, Bác thử phân tích cho em tại sao, trong mạch half-brighe con van o trên lại chuyển mạch với ZVS, còn con ở dưới thì không ?

[namqn]

Bạn có thể post sơ đồ mà bạn đang quan tâm lên được không?

Vì half-bridge cũng có một vài biến thể, và mạch tải cũng quan trọng. Nếu bạn có được cả logic điều khiển cho các van nữa thì mới thực sự thuận tiện cho việc phân tích.

Thân,

[daihang86]

chào bác nampn dạo này em không cầm USB nên hôm nay mới up mạch lên hỏi bác đây

[namqn]

Tôi đoán là bạn đang đọc tài liệu. Không thấy có ký hiệu cho Ip và Im ở trong mạch, tôi đoán Ip là dòng sơ cấp của biến áp, còn Im là dòng thứ cấp của biến áp. Mạch half-bridge đó có thể dùng ZVS được, nhưng cái dạng sóng ở phía dưới có vẻ không ổn, nếu đúng Ip và Im là những dòng điện theo tôi giả thiết ở trên. Bạn có thể xác nhận giúp tôi Ip và Im là những dòng điện nào trong sơ đồ đã post không?

Thân,

[daihang86]

Chính xác theo những gì bác viết. Em chỉ không hiểu là tại sao, trong mạch trên nó bắt được điểm không khi S1 dẫn, có nghĩa khi S1 khóa hoàn toàn thì S2 mới dẫn, (nó áp dụng kiểu dịch pha). Sao không áp dụng tương tự cho S1.

[daihang86]

Mà lại thêm 1 van nữa, mục đích áp dụng mạch này chỉ để thay thế full-bridge, nếu đã là 3 van thì dùng 4 cho dễ điểu khiển.

[namqn]

Nếu đúng như tôi giả thiết thì VAB sẽ không có thời điểm mang giá trị bằng 0. Cả S1 và S2 sẽ được kích trước khi dòng điện tải (là dòng sơ cấp của biến áp) đi qua giá trị 0 và đổi dấu, khi mà khóa kia đã bị ngắt (hay vừa bị ngắt). Dòng điện tải sẽ có dạng tam giác, và các khóa S1 và S2 do đó sẽ đóng theo kiểu ZVS. Dạng sóng trong hình vẽ phía dưới sơ đồ không đúng.
Điều kiện để có thể kích đóng (turn-on) một khóa theo kiểu ZVS là dòng điện tải phải trễ pha so với điện áp (mang tính cảm). Lấy sơ đồ trong post #5, chẳng hạn khi S1 đang dẫn, bây giờ được ngắt (turn-off), dòng điện tải cần phải được duy trì liên tục (vì mang tính cảm) sẽ khiến diode ngược của S2 dẫn, tại thời điểm đó, S2 được kích đóng nhưng dòng điện vẫn đang theo chiều cũ. Khi dòng điện tải giảm dần giá trị, đi qua 0 và đổi chiều thì khi đó S2 dẫn dòng tự nhiên, còn diode ngược của nó sẽ tắt tự nhiên.
Việc sửa đổi sơ đồ mạch bằng cách thêm khóa, điện cảm và tụ điện vào các mạch half-bridge để giải quyết vấn đề đóng và ngắt khóa có thể thấy khá nhiều trong các tài liệu, tuy nhiên mục đích ở đây là giải thích ZVS là gì, do đó tôi sẽ không phân tích thêm sơ đồ mà bạn post thêm (mà tôi cho là không có hiệu quả thực sự).

Thân,

[daihang86]

Chào bác namqn, bác phân tích thế nào chứ ! Cái em post lên là 1 cách giải quyết của 1 bác chuyên gia nào đó trên ieee.org đấy. Không thể có chuyện nhầm đuợc. Em thấy nguời ta phân tích chính xác hơn, mà em thấy đúng thật, chẳng qua em hỏi để xem các bác thực hiện ở VN ra sao thôi,

[namqn]

Chào bác namqn, bác phân tích thế nào chứ ! Cái em post lên là 1 cách giải quyết của 1 bác chuyên gia nào đó trên ieee.org đấy. Không thể có chuyện nhầm đuợc. Em thấy nguời ta phân tích chính xác hơn, mà em thấy đúng thật, chẳng qua em hỏi để xem các bác thực hiện ở VN ra sao thôi,

Cái dạng sóng phía dưới mạch half-bridge không ổn, còn mạch được cải tiến thì tôi không phân tích. Tôi không đi theo trường phái này. Bạn có thể cho tôi biết thông tin của bài báo (tên tạp chí, trang, năm xuất bản) để tôi xem chính xác thì họ dùng cái dạng sóng phía dưới đó cho cái gì, trong trường hợp nào. Tôi đọc không ít báo của IEEE, tôi cũng đang viết báo cho IEEE, cũng không loại trừ trường hợp có nhầm lẫn hay sai sót ở đây.

Thân,

[namqn]

OK, tôi nghĩ là tôi đã tìm được bài báo mà bạn đang đọc, có phải nó là bài:
"New Zero-Voltage-Switching Half-Bridge DC-DC Converter and PWM Control Method", của Hong Mao, Jaber A. Abu-Qahouq, Shiguo Luo, và Issa Bataseh?
Tôi đã nhờ bạn xác nhận lại ý nghĩa của Ip và Im, nhưng bạn lại xác nhận sai. Trong bài báo thì Im là dòng điện qua nhánh từ hóa của biến áp, chứ không phải là dòng điện thứ cấp của biến áp như bạn đã xác nhận.
Dạng sóng phía dưới là dạng sóng điều khiển được đề xuất, vẽ đơn giản hóa, chứ không phải là dạng sóng của mạch half-bridge kinh điển, điều này bạn không hề cho biết.
Dạng sóng trong bài báo là dạng sóng kinh điển, nhưng tôi vẫn có thể tạo ra dạng sóng tam giác để thực hiện ZVS cho cả hai van mà không cần thêm các phần mạch phụ trợ kia, nhưng khi đó thì các điện cảm L1 và L2 sẽ lớn hơn nhiều. Việc lựa chọn giải pháp đôi khi phụ thuộc vào cảm tính của người thiết kế.
Tôi không đi theo trường phái này nên có thể sai khi phân tích mạch của trường phái này, nhưng tôi đang có 2 prototype chạy ZVS cho tất cả các van, công suất thiết kế 2,5 kW (nhưng mới chỉ chạy thử nghiệm ở 1/4 công suất thiết kế), tần số 200 kHz. Các prototype này được làm ở Anh, không phải ở VN. Tôi không biết ở VN thì những người khác làm thế nào.

Thân,

[daihang86]

Bác có thể post sơ đồ mạch hay dạng sóng của bác không ? nếu không có gì liên quan . Vì em cũng đang hi vọng làm 1 cái adapter tần số trên 100 Khz mà không cần tản nhiệt. Em nghĩ chuyển mạch theo kiểu ZVS có thể làm được. Mong bác giúp đỡ, em đang là sinh viên thôi, kinh nghiệm chẳng đáng là bao .
Bác viết cho IEEE, nếu có bài nào đang rồi cho em xin bài của bác, hay tên cũng được, em sẽ nhờ bạn em LOAD về hộ.

[namqn]

Tôi đã dự định làm về resonant converter (loại đang thịnh hành để thực hiện ZVS hay ZCS hay cả hai), nhưng sau đó thì chuyển hướng sang làm matrix converter (tức là biến đổi trực tiếp AC sang AC, không có DC link). Tôi vẫn quan tâm đến DC-DC và AC-DC nhưng không có thời gian làm thực tế. Bạn cần hỏi gì thì cứ hỏi, còn sơ đồ hay dạng sóng của tôi thì có lẽ không thích hợp với mục đích của bạn, vì tôi làm bộ đốt nóng cảm ứng (induction heater), thường dùng để tôi cao tần (tôi bề mặt) của thép.
Tôi mới bắt đầu viết bài cho IEEE, bài đầu tiên sẽ báo cáo vào cuối tháng 5, thông thường thì bọn tôi không phổ biến rộng rãi những thông tin như vậy, bạn thông cảm nhé (vì còn có 2 ông thầy hướng dẫn của tôi cùng đứng tên).

Thân,

[daihang86]

Em cũng hiểu chuyện giữ thông tin cho cái mình đã làm, có lẽ bác với em có duyen với nhau. Cái nhính em quan tâm cũng là matrix converter, em cũng tham gia làm đựoc gần 1 năm nay. Công việc của em chủ yếu là phần chuyển mạch 4 bước không có mạch clamp, em thực hiện trên CPLD của altera, nhưng em thấy bài báo kết hợp DTC với matrix converter thì khối chuyển mạch đơn giản đi rất nhiều. Em đang là sinh viện năm thứ 4 , có lẽ em sẽ xin thầy làm cái đấy. Nhưng cái đó có dùng ĐK fuzzy để làm giảm độ đập mạch của mômen. EM không khoái lắm cái đó thôi, vì khó bảo vệ . Còn bài báo của bác , bác đã đăng thì cho em cái tên , em nhờ bạn em load hộ, chuyện ấy không khó lắm.