MÔ HÌNH HÓA VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID/ TYPE III TRÊN MIỀN TẦN SỐ CHO BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC HAI CHIỀU KHÔNG LÝ TƯỞNG

Nguyễn Tiến Dũng; Đỗ Xuân Huấn; Vũ Văn Huy; Hoàng Mạnh Tùng; Lưu Huyền Đức

doi:10.34238/tnu-jst.14363

MÔ HÌNH HÓA VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID/ TYPE III TRÊN MIỀN TẦN SỐ CHO BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC HAI CHIỀU KHÔNG LÝ TƯỞNG

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 25/12/25 Ngày hoàn thiện: 27/02/26 Ngày đăng: 27/02/26

Các tác giả

1. Nguyễn Tiến Dũng, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp– ĐH Thái Nguyên
2. Đỗ Xuân Huấn, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp– ĐH Thái Nguyên
3. Vũ Văn Huy, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp– ĐH Thái Nguyên
4. Hoàng Mạnh Tùng, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp– ĐH Thái Nguyên
5. Lưu Huyền Đức , Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp– ĐH Thái Nguyên

Tóm tắt

Bài báo này trình bày thiết kế hệ thống điều khiển dựa trên mô hình cho bộ biến đổi DC-DC hai chiều (BDDC) hoạt động trong điều kiện chuyển mạch cứng. Đầu tiên, mô hình không lý tưởng của bộ biến đổi được xây dựng dựa trên phương pháp trung bình không gian trạng thái. Các phân tích trạng thái xác lập và đáp ứng tín hiệu nhỏ được thực hiện cho hai chế độ buck và boost trong điều kiện dẫn liên tục (CCM). Một hệ thống điều khiển tổng hợp được thiết kế để điều khiển điện áp đầu ra của bộ biến đổi, trong đó, một mạch vòng điều khiển dựa trên bộ khuếch đại sai số Type III được thực hiện ở chế độ buck, và một mạch vòng điều khiển dựa trên bộ điều khiển PID ở chế độ boost, nhằm đạt được băng thông vòng điều khiển mong muốn. Các đáp ứng quá độ của hệ thống trong điều kiện biến đổi đột ngột của điện áp nguồn đầu vào và phụ tải được kiểm chứng thông qua mô phỏng MATLAB. Các kết quả mô phỏng đã chứng minh hiệu quả của chiến lược điều khiển trong việc mở rộng biên pha, biên khuếch đại, đồng thời cải thiện đáp ứng động học của hệ thống, ở cả hai chế độ boost và buck.

Từ khóa

Bộ biến đổi DC-DC hai chiều; Trung bình không gian trạng thái; Bộ điều khiển loại III; Bộ điều khiển PID; Đáp ứng quá độ

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1] C. Wei and X. Li, “Review of Bidirectional DC-DC Converters for Electric Vehicle Energy Management Systems,” 7th International Conference on Smart Grid and Smart Cities (ICSGSC), Lanzhou, China, 2023, pp. 432-436, doi: 10.1109/ICSGSC59580.2023.10319186.

[2] J. Ning et al., “A Four-port Bidirectional DC-DC Converter for Renewable Energy-Battery-DC Microgrid System,” 2019 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2019, pp. 6722-6727, doi: 10.1109/ECCE.2019.8912185.

[3] W. Na and B. Gou, “Analysis and control of bidirectional DC/DC converter for PEM fuel cell applications,” 2008 IEEE Power and Energy Society General Meeting - Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, 2008, pp. 1 – 7, doi: 10.1109/PES.2008.4596735.

[4] D. Raveendhra, K. Lavanya, K. Kumar, V. B. Koreboina, J. Pakalapati, and Y. Gopal, “Impact of Parasitics on the Dynamic Performance of Capacitor Clamped Bidirectional DC–DC Converter,” IET Power Electronics, vol. 18, no. 1, 2025, doi: 10.1049/pel2.70059.

[5] H. Ali, X. Zheng, X. Wu, S. Khan, and D. Awan, “Frequency domain based controller design for DC-DC buck converter,” 12th International Bhurban Conference on Applied Sciences and Technology (IBCAST), Islamabad, Pakistan, 2015, pp. 146-151, doi: 10.1109/IBCAST.2015.7058495.

[6] M. S. M. Sarif, T. X. Pei, and A. Z. Annuar, “Modeling, design and control of bidirectional DC-DC converter using state-space average model,” IEEE Symposium on Computer Applications & Industrial Electronics (ISCAIE), Penang, Malaysia, 2018, pp. 416-421, doi: 10.1109/ISCAIE.2018.8405509.

[7] G. Franklin, J. D. Powell, and A. Emami-Naeini, "Feedback Control of Dynamic Systems, 3e," Proceedings of the ASME 1994 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. Dynamic Systems and Control, vol. 2. Chicago, Illinois, USA. November 6–11, 1994, pp. 1053-1054, doi: 10.1115/IMECE1994-0541.

[8] A. J. Forsyth and S. V. Mollov, “Modelling and control of DC-DC converters,” Power Engineering Journal, vol. 12, no. 5, pp. 229-236, Oct. 1998, doi: 10.1049/pe:19980507.

[9] Z. Rasin and M. F. Rahman, “Control of bidirectional DC-DC converter for battery storage system in grid-connected quasi-Z-source PV inverter,” IEEE Conference on Energy Conversion (CENCON), Johor Bahru, Malaysia, 2015, pp. 205-210, doi: 10.1109/CENCON.2015.7409540.

[10] B. Hekimoğlu and S. Ekinci, “Optimally Designed PID Controller for a DC-DC Buck Converter via a Hybrid Whale Optimization Algorithm with Simulated Annealing,” Electrica, vol. 20, no. 1, 2020, doi: 10.5152/electrica.2020.19034.

[11] Y. -T. Huang and J. -C. Lian, “Design of Type-III Compensator for Fast Dynamic Performance in Buck Converters,” IEEE Access, vol. 12, pp. 167426-167435, 2024, doi: 10.1109/ACCESS.2024.3496698.

[12] K. P. Guruswamy, “Analysis and control of bidirectional DC-DC converters,” Doctoral thesis, I.I.T Roorkee, India, 2018, pp. 24-28.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.14363

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ