المواضيع:
- مقدمة
- لحام انفرتر
- التجدد الكبح
مقدمة:
تعمل المحركات الكهربائية في المركبات ذات الدفع الكهربائي الكامل أو الهجين بالتيار المتردد (AC). لا تأتي طاقة المحرك الكهربائي مباشرة من البطارية، حيث أنها توفر فقط الجهد المباشر (DC). يتم تغذية جهد التيار المستمر من البطارية إلى العاكس تحويلها إلى جهد متناوب للمحرك الكهربائي.
وبالإضافة إلى ذلك نجد المحولات التي تحول جهد التيار المستمر المنخفض إلى جهد أعلى (محول الدفع). يمكن "زيادة" جهد البطارية للمحرك الكهربائي (650 فولت)، أو خفضه لشحن البطارية الموجودة على متن الطائرة (14 فولت). كما يستخدم المحول للتحول من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض، على سبيل المثال لتزويد الملحقات الداخلية بجهد 12 أو 24 فولت (الركاب أو المركبات التجارية الثقيلة). انقر هنا للحصول على الصفحة حول المحول.
الصورة التالية لسيارة Tesla Model S: الجزء الداخلي من العاكس ونظرة عامة على ما يسمى بـ "وحدة القيادة" حيث يوجد العاكس وناقل الحركة والمحرك الكهربائي في وحدة مشتركة في التعليق الخلفي.
العاكس:
تُظهر الصورة في قسم "محول التعزيز" نظرة عامة على محول التعزيز، والعاكس المزود باثني عشر IGBTs ومحركين كهربائيين (MG1 وMG2).
توضح المخططات السبعة السفلية التحكم في الترانزستورات واتجاه التيار من وإلى ملفات الجزء الثابت. تم حذف محول التعزيز وIGBTs + MG2 للراحة. نراه على اليسار في الرسم التخطيطي حزمة بطارية الجهد العالي; هذه هي البطارية ذات الجهد العالي والتي يتم فيها تخزين جهد يتراوح من 200 إلى 800 فولت تقريبًا. على يمين البطارية نرى مكثفًا. عند تنشيط نظام الجهد العالي، يقوم نظام حماية الجهد العالي في البداية بتنظيم تيار محدود من مجموعة البطارية ذات الجهد العالي عن طريق المقاوم. يتم ذلك لشحن المكثف ببطء قبل أن يصبح نظام الجهد العالي جاهزًا للعمل بشكل كامل.
بالإضافة إلى ذلك، نرى ستة ترانزستورات عالية الطاقة. هذه هي IGBTs التي تتحكم في المحرك الكهربائي. يتم التحكم في IGBTs بواسطة وحدة التحكم. يشار إلى هذا باسم "برنامج تشغيل IGBT". على اليمين نرى الجزء الثابت بثلاثة ملفات (U، V، W) باللون الأزرق والأحمر. يوجد في وسط الجزء الثابت الجزء الدوار الذي يتم تحريكه بواسطة المغناطيسية، راجع الفقرة الخاصة بالمحرك الكهربائي.
تقوم الترانزستورات العلوية (T1 وT3 وT5) بتبديل التوصيلات الإيجابية من بطارية الجهد العالي إلى ملفات الجزء الثابت عند تشغيل الترانزستورات بواسطة وحدة التحكم. تقوم الترانزستورات السفلية (T2 وT4 وT6) بتوصيل الكتل إلى سالب بطارية الجهد العالي.
تظهر اتصالات بوابة IGBTs التي يتم التحكم فيها حاليًا باللون الأخضر. مع المحرك المتزامن، تقوم وحدة التحكم "بقراءة" موضع المحرك مستشعر موضع الدوار لتحديد IGBT الذي يجب التحكم فيه. يسمى مستشعر موضع الدوار أيضًا بـ محلل قال.
1. IGBTs التي تسيطر عليها:
- T1: زائد (التحكم بنسبة 100%)؛
- T2: الكتلة (مدفوعة بنسبة 50%)؛
- T6: الكتلة (50٪ مدفوعة).
2. IGBTs التي تسيطر عليها:
- T1: زائد (التحكم بنسبة 50%)؛
- T3: زائد (التحكم بنسبة 50%)؛
- T2: الكتلة (100٪ مدفوعة).
يدور الدوار نتيجة تغير المجال المغناطيسي.
3. IGBTs التي تسيطر عليها:
- T3: زائد (التحكم بنسبة 100%)؛
- T2: الكتلة (مدفوعة بنسبة 50%)؛
- T4: الكتلة (50٪ مدفوعة).
يدور الدوار نتيجة تغير المجال المغناطيسي.
4. IGBTs التي تسيطر عليها:
- T3: زائد (التحكم بنسبة 50%)؛
- T5: زائد (التحكم بنسبة 50%)؛
- T4: الكتلة (100٪ مدفوعة).
يدور الدوار نتيجة تغير المجال المغناطيسي.
5. IGBTs التي تسيطر عليها:
- T5: زائد (التحكم بنسبة 100%)؛
- T4: الكتلة (مدفوعة بنسبة 50%)؛
- T6: الكتلة (50٪ مدفوعة).
يدور الدوار نتيجة تغير المجال المغناطيسي.
6. خاضع للسيطرة IGBTs:
- T1: زائد (التحكم بنسبة 50%)؛
- T5: زائد (التحكم بنسبة 50%)؛
- T6: الكتلة (100٪ مدفوعة).
يدور الدوار نتيجة تغير المجال المغناطيسي.
7. خاضع للسيطرة IGBTs:
- T1: زائد (التحكم بنسبة 100%)؛
- T2: الكتلة (مدفوعة بنسبة 50%)؛
- T6: الكتلة (50٪ مدفوعة).
لقد قام الدوار الآن بتدوير 360 درجة (دورة واحدة كاملة) من الوضع في الوضع 1. وتكرر الدورة مع دوائر الترانزستور نفسها مرة أخرى.
يقوم العاكس بتحويل جهد التيار المستمر من بطارية الجهد العالي إلى جهد متناوب جيبي أحادي الطور. وتظهر الصور الثلاث أدناه:
- اليسار: تحميل الملف؛
- الأوسط: تفريغ الملف؛
- اليمين: منحنى شحن وتفريغ الملف.
يتم تحقيق الشحن والتفريغ للملف عن طريق تشغيل قاعدة الترانزستور بجهد موجة مربعة. عندما يتم تفريغ الملف، ينخفض المجال المغناطيسي ويولد جهد الحث تيارًا تحريضيًا قصير العمر. يضمن صمام الإطفاء الثنائي تفريغ الملف.
يتم الحصول على الشكل الجيبي أحادي الطور عن طريق تغيير دورة التشغيل التي يصبح بها الترانزستور موصلاً. النص التالي يدور حول الصور أدناه.
- على اليسار: عند هذا التردد، لا يمكن للملف أن يشحن بشكل كافٍ ويتم إنشاء جهد متوسط؛
- على اليمين: يتم ضبط دورة العمل بواسطة وحدة تحكم IGBT. يحدد وقت الشحن والتفريغ مقدار التيار عبر الملف.
يتم تشغيل وإيقاف IGBTs الموجودة في العاكس بشكل مستمر. تتم النسبة بين التشغيل والإيقاف وفقًا للتحكم في PWM. كلما اتسعت النبضات (دورة التشغيل الأعلى)، زاد التيار الذي يتدفق عبر الملف، وبالتالي زادت قوة المحرك الكهربائي. تتم الإشارة إلى متوسط التيار بواسطة الموجة الجيبية السوداء. ويبين الشكل التالي ثلاث إشارات تحكم جيبية:
- الأزرق: تحكم عالي. دورة العمل عالية. يصبح التيار الحد الأقصى.
- الأخضر: تحكم متوسط. نسبة دورة العمل أقل من التحكم العالي. وبالتالي فإن التيار أقل.
- الأحمر: تحكم منخفض. مرة أخرى انخفضت نسبة دورة العمل. تم تخفيض الكثافة الحالية إلى النصف مقارنة بالتحكم الأقصى.
تكون الموجة الجيبية موجبة لمدة نصف الدورة وسلبية للنصف الآخر. يتم توصيل IGBTs في عاكس DC-AC بطريقة يتم فيها تحويل الجهد المباشر (DC) إلى جهد متناوب (AC). يتم عكس اتجاه التيار عبر ملفات الجزء الثابت بشكل دوري.
زيادة عدد الجيوب الأنفية لكل وحدة زمنية يزيد من سرعة الدوار.
الرسوم المتحركة التالية توضح التحكم في العاكس. أسفل العاكس يمكنك رؤية الدورة الزمنية لثلاث مراحل. يدور الدوار دورتين كاملتين (360 درجة) في الرسوم المتحركة. يتم تقسيم كل دورة إلى ست وحدات زمنية (من 1 إلى 6). أدناه سترى أشرطة ملونة:
- الأزرق الداكن: T1
- الأخضر: T2
- أزرق فاتح: T3
- البرتقالي: T4
- الوردي: T5
- الأحمر: T6
ونركز على النصف الأول من ثورة مرور الزمن:
- من 0 إلى 180 درجة يدور الدوار نصف دورة. تم التحكم في IGBT T1 خلال هذه الفترة.
- بين 0 و60 درجة، بالإضافة إلى T1، كانت T5 وT6 نشطة أيضًا.
- يقوم T1 بتبديل الأرض الإضافية وT5 وT6. كان لكل ترانزستور دورة عمل خاصة به، تتراوح بين 50 و100%.
- عند 60 درجة، يتولى T2 مكان T5: يتم عكس اتجاه التيار في الملف.
- في تلك اللحظة يوجد جهد متناوب: نظرًا لأن اتجاه التيار قد تغير، فإن شدة التيار تكون سلبية.
للتحكم في الملفات الصحيحة في المحرك الكهربائي المتزامن AC مع العاكس، ينظر العاكس إلى الإشارة من محلل. يسجل المحلل موضع الدوار سواء أثناء الوقوف أو أثناء الدوران.
التجدد الكبح:
عند فرملة المحرك، يتم استخدام المحرك الكهربائي كمولد (دينامو). يتم تحويل الطاقة الحركية للسيارة إلى طاقة كهربائية: يتم شحن البطارية.
يتم إيقاف تشغيل IGBTs أثناء الكبح المتجدد: لا يتحكم فيها السائق. تعمل الثنائيات التصحيحية بين المصدر والصرف في IGBTs كمقوم لتحويل جهد التيار المتردد من المحرك إلى جهد تيار مستمر للبطارية.
تتمتع السيارات الكهربائية والهجينة بالكامل، بالإضافة إلى خيار الفرملة الكهربائية، بنظام فرامل هيدروليكي تقليدي للفرملة باستخدام وسادات وأقراص الفرامل. يمكن العثور على التقنيات المختلفة ومبادئ التحكم على الصفحة: فرملة المركبات الكهربائية.
