Mô hình hóa và thiết kế điều khiển bộ biến đổi Buck–Boost không đảo cực tính có xét đến các yếu tố phi lý tưởng, sử dụng bộ bù Type III và logic chuyển chế độ
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.114.2026.30-37Từ khóa:
Bộ biến đổi DC–DC buck–boost phi lý tưởng không đảo cực tính; Phương pháp trung bình hóa không gian trạng thái; Thuật toán Leverrier; Bộ bù Type III; Mô hình tín hiệu nhỏ; Mạch chuyển đổi logic có đặc tính trễ.Tóm tắt
Bài báo đề xuất một khung mô hình hóa và điều khiển thống nhất cho bộ biến đổi DC–DC buck–boost không đảo cực tính (NIBB) trong điều kiện phi lý tưởng. Mô hình tín hiệu nhỏ được xây dựng bằng phương pháp trung bình hóa không gian trạng thái, có xét đến điện trở ký sinh và sụt áp trên các linh kiện bán dẫn nhằm phản ánh chính xác đặc tính động của bộ biến đổi. Trên cơ sở mô hình này, bộ bù Type III được thiết kế để nâng cao dự trữ pha, băng thông, độ ổn định và đáp ứng quá độ của hệ thống. Đồng thời, một mạch chuyển đổi logic sử dụng Schmitt trigger được đề xuất nhằm thực hiện chuyển đổi mượt giữa các chế độ boost, buck–boost và buck, đồng thời loại bỏ hiện tượng chuyển mạch liên tục tại các vùng chuyển tiếp. Phương pháp được kiểm chứng bằng mô phỏng Software-in-the-Loop (SIL) trên nền tảng MATLAB/Simulink. Kết quả cho thấy hệ thống duy trì điều chỉnh điện áp ổn định, chuyển đổi chế độ êm và cải thiện đáng kể đặc tính động dưới các điều kiện thay đổi điện áp đầu vào và tải.
Tài liệu tham khảo
[1]. M. H. Rashid, “Power Electronics: Circuits, Devices, and Applications”, 4th ed., Upper Saddle River, NJ, USA: Pearson, (2014).
[2]. R. W. Erickson and D. Maksimović, “Fundamentals of Power Electronics”, 2nd ed., Boston, MA, USA: Springer, (2001).
[3]. F. L. Luo and H. Ye, “Advanced DC/DC Converters”, Boca Raton, FL, USA: CRC Press, (2004).
[4]. R. D. Middlebrook and S. Ćuk, “A general unified approach to modelling switching-converter power stages”, in Proc. IEEE Power Electron. Spec. Conf., pp. 18–34, (1976).
[5]. V. Vorpérian, “Simplified analysis of PWM converters using model of PWM switch. Part I: Continuous conduction mode”, IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 26, no. 3, pp. 490–496, (1990).
[6]. B. Bryant and M. K. Kazimierczuk, “Voltage-loop power-stage transfer functions with MOSFET delay for boost PWM converter operating in CCM”, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 54, no. 1, pp. 347–353, (2007).
[7]. K. Ogata, “Modern Control Engineering”, 5th ed., Upper Saddle River, NJ, USA: Prentice Hall, (2010).
[8]. C. Basso, “Designing Control Loops for Linear and Switching Power Supplies”, Norwood, MA, USA: Artech House, (2012).
[9]. C. K. Tse, “Complex Behavior of Switching Power Converters”, Boca Raton, FL, USA: CRC Press, (2003).
[10]. V. T. Lam et al., “Modeling and Control Designing for Non-Ideal DC–DC Ćuk Converter Using Type III Compensator”, in Advances in Engineering Research and Application, LNNS, vol. 1804, Cham, Switzerland: Springer, pp. 315–327, (2026).
[11]. D. T. Nguyen, D. N. Nguyen, D. H. Luu, and C. D. Nguyen, “Frequency-domain based design and modeling of a cascaded-loop controller for a non-ideal non-inverting buck–boost DC–DC converter”, in Advances in Engineering Research and Application, LNNS, vol. 1803, Cham, Switzerland: Springer, (2026).
[12]. N. Q. Minh, C. T. Trung, and H. Anh, “Modeling of grid-connected inverter using grid-forming technology”, Journal of Military Science and Technology, FEE 2024, pp. 51–57, (2024).
[13]. N. V. Thuy and N. V. Chi, “Design of energy balancing circuit for battery cells connected in series based on modifying the bidirectional Ćuk converter”, Journal of Military Science and Technology, FEE 2024, pp. 58–64, (2024).
[14]. T. X. Dinh, N. N. Tuan, N. N. Tien, D. N. Khang, N. D. Long, and P. V. Phu, “Optimal power management for hybrid electrical vehicle”, Journal of Military Science and Technology, vol. 97, pp. 16–24, (2024).
