Hiện nay, công nghệ truyền điện không dây đang được quan tâm, nghiên cứu trên toàn thế giới cả trong môi trường công nghiệp và đời sống con người bởi tính tiện lợi và an toàn của nó. Đã có rất nhiều sản phẩm ứng dụng của công nghệ truyền điện không dây từ công suất nhỏ, vừa đến lớn như sạc điện thoại di động không dây, ứng dụng cho các nguồn phát sáng bóng đèn, trong lĩnh vực y sinh, hay ứng dụng cho hệ thống tàu cao tốc. Những năm gần đây, xe điện trở nên phổ biến và được ưa chuộng trên thế giới, cùng với nó là nhu cầu về các hệ thống sạc không dây. Đặc biệt là xe tự hành, với sự linh hoạt và khả năng làm việc liên tục, có thể làm việc được trong các điều kiện môi trường đặc thù, độc hại. Với những ưu điểm đó, xe tự hành ngày càng được quan tâm, sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, các kho hàng, bến bãi. Để đảm bảo được tính linh hoạt, giảm chi phí vốn đầu tư cũng như chi phí nhân công, các hệ thống sạc không dây được sử dụng kết hợp với phương thức sạc cơ hội của xe tự hành. Với phương thức sạc này, các xe tự hành có thể được lập trình để tự di chuyển đến các trạm sạc trong thời gian không có nhiệm vụ, từ đó giúp tăng được năng suất. Các cấu trúc sạc không dây truyền thống, ở phía sơ cấp thường sử dụng hai tầng biến đổi AC-DC và DC-DC. Nhược điểm của cấu trúc này là số lượng phần tử nhiều gây nên tổn hao lớn, dung lượng của tụ Clink lớn cũng như tuổi thọ không được cao. Hơn nữa, nhiều tầng biến đổi yêu cầu nhiều cấu trúc điều khiển rời rạc dẫn đến việc kiểm soát khó khăn và hiệu suất toàn hệ thống thấp. Vì vậy đã có những cấu trúc bộ biến đổi mới được đề xuất. Cấu trúc single-stage với một bộ chỉnh lưu tăng áp phía trước được đề xuất sử dụng 4 van MOSFET và 6 Diode. Tuy nhiên, chất lượng dòng điện đầu vào không tốt, hơn nữa cuộn cảm đầu vào được vận hành ở chế độ dòng gián đoạn dẫn đến tổn hao lõi tăng và gây nhiễu điện từ lớn. Cấu trúc tích hợp hai tầng biến đổi được đề xuất, tuy nhiên, cấu trúc điều khiển yêu cầu thay đổi hệ số điều chế (duty cycle) phức tạp và truyền thông hai phía gây khó khăn đối với các hệ thống sạc không dây và làm tăng chi phí. Nghiên cứu này đề xuất sử dụng bộ biến đổi single-stage trong hệ thống sạc không dây cho xe tự hành. Bộ biến đổi đề xuất có cấu trúc đơn giản, số lượng van bán dẫn ít, loại bỏ được tụ điện trung gian có dung lượng lớn, hoạt động chuyển mạch mềm làm giảm tổn thất chuyển mạch, hệ số công suất đầu vào cao và hệ số sóng hài THD thấp. Ngoài ra, trong bài báo này, phương pháp điều chế dịch pha được đề xuất sử dụng để điều khiển quá trình sạc ổn dòng. Mạch bù LCC hai phía cũng được đề xuất thiết kế để tối đa hiệu suất truyền. Phương pháp đề xuất được xác minh bằng các kết quả mô phỏng, hiệu suất của toàn hệ thống từ nguồn xoay chiều đầu vào nối lưới tới tải đạt được trên 93,92%, hệ số công suất đầu vào cao và THD thấp.

Hình minh họa. Nguồn Internet

Kết quả cho thấy, hiệu suất của toàn hệ thống từ đầu vào nối lưới tới tải đạt được trên 93,92%, hệ số công suất đầu vào cao, từ 0,960 đến 0,989, hệ số THD đầu vào thấp, dưới 1,84% trong toàn dải điều chỉnh.

Tạp chí Đo lường, Điều khiển và Tự động hóa 2025, 29(3): 33-41 (ctngoc)