Thiết kế bộ chuyển đổi năng lượng điện mới đạt được hiệu suất cao hơn nhiều với chi phí và bảo trì thấp hơn trước đây. Bộ chuyển đổi tăng điện áp một chiều do Đại học Kobe phát triển sẵn sàng đóng góp đáng kể vào sự phát triển hơn nữa của các linh kiện điện và điện tử trong sản xuất điện, chăm sóc sức khỏe, di động và công nghệ thông tin.
Bộ chuyển đổi tăng áp một chiều do Đại học Kobe phát triển đã giảm nhiễu điện từ nhiều và đạt hiệu suất năng lượng cao trên 91%, điều chưa từng có đối với ổ đĩa MHz có tỷ số nhân điện áp cao. Tỷ lệ này cũng cao hơn 1,5 lần so với thiết kế hiện có. Nhà cung cấp hình ảnh: Mishima Tomokazu
Các thiết bị thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời hoặc rung động, hoặc cung cấp năng lượng cho các thiết bị y tế hoặc ô tô chạy bằng nhiên liệu hydro đều có một thành phần chính. Cái gọi là "bộ chuyển đổi tăng cường" này chuyển đổi đầu vào dòng điện một chiều điện áp thấp thành đầu ra dòng điện một chiều điện áp cao. Bởi vì nó là một thành phần quan trọng và phổ biến nên mong muốn nó sử dụng càng ít bộ phận càng tốt để giảm chi phí và bảo trì, đồng thời nó hoạt động ở hiệu suất cao nhất có thể mà không tạo ra nhiễu điện từ hoặc nhiệt.
Nguyên lý hoạt động chính của bộ chuyển đổi tăng áp là thay đổi nhanh chóng giữa hai trạng thái trong mạch, một trạng thái lưu trữ năng lượng và trạng thái khác giải phóng năng lượng. Chuyển đổi càng nhanh thì các thành phần càng nhỏ và do đó toàn bộ thiết bị có thể được thu nhỏ. Tuy nhiên, điều này cũng làm tăng nhiễu điện từ và sinh nhiệt, làm giảm hiệu suất của bộ chuyển đổi năng lượng.
Một nhóm điện tử công suất của Đại học Kobe, do nhà nghiên cứu Mishima Tomokazu dẫn đầu, đã đạt được tiến bộ đáng kể trong việc phát triển mạch chuyển đổi dòng điện một chiều mới. Họ đã tìm cách kết hợp chuyển mạch tần số cao (cao hơn khoảng 10 lần so với trước đây) với kỹ thuật giảm nhiễu điện từ và tổn thất điện năng do tản nhiệt, được gọi là "chuyển mạch mềm", đồng thời giảm số lượng linh kiện và do đó, giữ chi phí. và độ phức tạp thấp.
"Khi mạch thay đổi giữa hai trạng thái, sẽ có một khoảng thời gian ngắn khi công tắc chưa đóng hoàn toàn và tại thời điểm đó có cả điện áp và dòng điện chạy qua công tắc. Điều này có nghĩa là trong thời gian này công tắc hoạt động giống như một điện trở. và do đó tản nhiệt. Trạng thái công tắc thay đổi càng thường xuyên thì sự tiêu tán này càng xảy ra nhiều. Chuyển mạch mềm là một kỹ thuật đảm bảo rằng các chuyển đổi công tắc xảy ra ở điện áp bằng 0, do đó giảm thiểu thất thoát nhiệt", Tiến sĩ Mishima giải thích.
Theo truyền thống, điều này đạt được nhờ các bộ phận "snubbers", cung cấp các nguồn năng lượng thay thế trong giai đoạn chuyển tiếp, sau đó dẫn đến thất thoát năng lượng.
Nhóm Đại học Kobe đã trình bày thiết kế mạch mới của họ và đánh giá của nó trên tạp chí IEEE Transactions on Power Electronics. Chìa khóa thành tựu của họ là việc sử dụng các mạch "bể cộng hưởng" có thể lưu trữ năng lượng trong thời gian chuyển mạch và do đó có tổn thất thấp hơn nhiều.
Ngoài ra, họ còn sử dụng thiết kế tiết kiệm linh kiện với các linh kiện phẳng được in lên bảng mạch, gọi là "máy biến áp phẳng", rất nhỏ gọn, vừa có hiệu suất vừa có hiệu suất tản nhiệt tốt.
Nhóm Đại học Kobe đã trình bày một thiết kế mạch mới sử dụng mạch "bể cộng hưởng" có thể lưu trữ năng lượng trong thời gian chuyển mạch và do đó có tổn thất thấp hơn nhiều. Ngoài ra, họ còn sử dụng thiết kế tiết kiệm linh kiện với các linh kiện phẳng được in lên bảng mạch, gọi là "máy biến áp phẳng", rất nhỏ gọn, vừa có hiệu suất vừa có hiệu suất tản nhiệt tốt. Nhà cung cấp hình ảnh: Mishima Tomokazu
Mishima và các đồng nghiệp của ông cũng chế tạo một nguyên mẫu mạch điện và đo hiệu suất của nó. "Chúng tôi xác nhận rằng thiết kế không giảm tiếng ồn của chúng tôi giúp giảm nhiều tiếng ồn điện từ và đạt hiệu suất năng lượng cao lên tới 91,3%, điều chưa từng có đối với ổ MHz có tỷ lệ chuyển đổi điện áp cao. Tỷ lệ này cũng cao hơn 1,5 lần so với các thiết kế hiện tại." Tuy nhiên, họ muốn tăng thêm hiệu suất bằng cách giảm mức tiêu tán năng lượng của các thành phần từ tính được sử dụng.
Xem xét mức độ phổ biến của các thiết bị điện trong xã hội chúng ta, hoạt động hiệu quả cao và ít tiếng ồn của nguồn điện một chiều với hệ số nhân điện áp cao là vô cùng quan trọng.
Sự phát triển này của Đại học Kobe sẽ có liên quan lớn đến các ứng dụng trong năng lượng điện, năng lượng tái tạo, giao thông vận tải, thông tin, viễn thông và chăm sóc y tế. Mishima giải thích về kế hoạch sắp tới của họ: "Sự phát triển hiện tại là nguyên mẫu công suất nhỏ loại 100W, nhưng chúng tôi đặt mục tiêu mở rộng công suất điện lên công suất loại kW lớn hơn trong tương lai bằng cách cải tiến bảng mạch điện tử và các bộ phận khác."
Nghiên cứu này được thực hiện với sự cộng tác của các nhà nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Chung Hsing.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
