Предмети:
- въведение
- Inverter
- Регенеративно спиране
Предговор:
Електрическите двигатели в превозни средства с изцяло електрическо или хибридно задвижване работят с променлив ток (AC). Енергията за електрическия мотор не идва директно от батерията, тъй като тя доставя само постоянно напрежение (DC). DC напрежението от батерията се подава в инвертор преобразуван в променливо напрежение за електродвигателя.
Освен това намираме преобразуватели които превръщат ниско постоянно напрежение в по-високо напрежение (усилвателен преобразувател). Напрежението на батерията може да бъде „повишено“ за електрическия мотор (650 волта) или намалено, за да се зареди батерията на бордовата батерия (14 волта). Преобразувателят се използва и за превключване от високо напрежение към ниско напрежение, например за захранване на вътрешните аксесоари с напрежение от 12 или 24 волта (пътнически или тежкотоварни автомобили). Щракнете тук за страницата за конвертора.
Следното изображение е на Tesla Model S: вътрешността на инвертора и преглед на така нареченото „задвижващо устройство“, където инверторът, трансмисията и електрическият мотор са разположени в съвместно устройство на задното окачване.
Инверторен:
Изображението в раздела „Усилващ преобразувател“ показва общ преглед с усилващия преобразувател, инвертора с дванадесет IGBT и два електрически мотора (MG1 и MG2).
Долните седем диаграми показват управлението на транзисторите и посоката на тока към и от намотките на статора. Усилвателният преобразувател и IGBT + MG2 са пропуснати за удобство. Виждаме го вляво на диаграмата HV батерия; това е високоволтовата батерия, в която се съхранява напрежение от приблизително 200 до 800 волта. Вдясно от батерията виждаме кондензатор. Когато HV системата е активирана, системата за HV защита първоначално регулира ограничен ток от HV акумулаторния пакет с помощта на резистор. Това се прави, за да се зареди бавно кондензатора, преди HV системата да започне да функционира напълно.
Освен това виждаме шест мощни транзистора. Това са IGBT, които управляват електрическия мотор. IGBT се управляват от контролния блок; това се обозначава като „IGBT драйвер“. Вдясно виждаме статора с три намотки (U, V и W), оцветени в синьо и червено. В центъра на статора е роторът, който се задвижва от магнетизъм, вижте параграфа за електрическия двигател.
Горните транзистори (T1, T3 и T5) превключват положителните връзки от HV батерията към намотките на статора, когато транзисторите се включат от контролния блок. Долните транзистори (T2, T4 и T6) отвеждат масите към минуса на високоволтовата батерия.
Връзките на портите на IGBT, които в момента се управляват, са показани в зелено. При синхронен двигател управляващият блок "чете" позицията на двигателя сензор за положение на ротора за да определи кой IGBT трябва да управлява. Сензорът за положение на ротора се нарича още a резолвера каза.
1. Контролирани IGBT:
- T1: плюс (100% контролиран);
- T2: маса (50% задвижване);
- T6: маса (50% задвижване).
2. Контролирани IGBT:
- T1: плюс (50% контролиран);
- T3: плюс (50% контролиран);
- T2: маса (100% задвижване).
Роторът се върти в резултат на промененото магнитно поле.
3. Контролирани IGBT:
- T3: плюс (100% контролиран);
- T2: маса (50% задвижване);
- T4: маса (50% задвижване).
Роторът се върти в резултат на промененото магнитно поле.
4. Контролирани IGBT:
- T3: плюс (50% контролиран);
- T5: плюс (50% контролиран);
- T4: маса (100% задвижване).
Роторът се върти в резултат на промененото магнитно поле.
5. Контролирани IGBT:
- T5: плюс (100% контролиран);
- T4: маса (50% задвижване);
- T6: маса (50% задвижване).
Роторът се върти в резултат на промененото магнитно поле.
6. Контролиран IGBT:
- T1: плюс (50% контролиран);
- T5: плюс (50% контролиран);
- T6: маса (100% задвижване).
Роторът се върти в резултат на промененото магнитно поле.
7. Контролиран IGBT:
- T1: плюс (100% контролиран);
- T2: маса (50% задвижване);
- T6: маса (50% задвижване).
Сега роторът се е завъртял на 360 градуса (1 пълно завъртане) от ситуацията в ситуация 1. Цикълът с транзисторните вериги се повтаря отново.
Инверторът преобразува постоянното напрежение от HV батерията в еднофазно синусоидално променливо напрежение. Трите изображения по-долу показват:
- Ляво: зареждане на бобината;
- Средно: разреждане на намотката;
- Вдясно: крива на зареждане и разреждане на бобината.
Ние постигаме зареждането и разреждането на бобината чрез задвижване на основата на транзистора с правоъгълно напрежение. Когато бобината се разреди, магнитното поле пада, причинявайки краткотраен индукционен ток поради индукционното напрежение. Изгасващият диод гарантира, че намотката се разрежда.
Еднофазната синусоидална форма се получава чрез промяна на работния цикъл, с който транзисторът става проводим. Следващият текст е за изображенията по-долу.
- Ляво: при тази честота бобината не може да се зареди достатъчно и се създава средно напрежение;
- Вдясно: работният цикъл се регулира от IGBT контролера. Времето за зареждане и разреждане определя количеството ток през намотката.
IGBT в инвертора непрекъснато се включват и изключват. Съотношението между включване и изключване се осъществява според ШИМ управление. Колкото по-широки са импулсите (по-висок работен цикъл), толкова по-голям е токът, който протича през бобината и следователно по-мощен е електрическият мотор. Средният ток се обозначава с черна синусоида. Следната фигура показва три синусоидални управляващи сигнала:
- Синьо: висок контрол. Работният цикъл е висок. Токът става максимален.
- Зелено: среден контрол. Процентът на работния цикъл е по-нисък, отколкото при високо управление. Следователно токът е по-нисък.
- Червено: нисък контрол. За пореден път процентът на работния цикъл е паднал. Силата на тока е намалена наполовина в сравнение с максималния контрол.
Синусоидата е положителна за половината период и отрицателна за другата половина. IGBT в DC-AC инвертора са свързани по такъв начин, че постоянното напрежение (DC) се преобразува в променливо напрежение (AC). Посоката на тока през намотките на статора периодично се обръща.
увеличаването на броя на синусоидите за единица време увеличава скоростта на ротора.
Следващата анимация показва управлението на инвертора. Под инвертора можете да видите времевия ход на три фази. Роторът се завърта два пълни оборота (360 градуса) в анимацията. Всяка ротация е разделена на шест времеви единици (1 до 6). По-долу ще видите цветни ленти:
- Тъмно синьо: T1
- Зелено: T2
- Светло синьо: T3
- Оранжев: T4
- Розово: T5
- Червено: T6
Ние се фокусираме върху първата половина на революцията на времето:
- От 0 до 180 градуса роторът прави половин оборот. IGBT T1 беше контролиран през този период.
- Между 0 и 60 градуса освен Т1 бяха активни още Т5 и Т6.
- T1 превключва плюс, T5 и T6 маса. Всеки транзистор има свой собствен работен цикъл, вариращ между 50 и 100%.
- При 60 градуса T2 поема управлението от T5: посоката на тока в бобината е обърната.
- В този момент има променливо напрежение: тъй като посоката на тока се е променила, интензитетът на тока е отрицателен.
За да контролира правилните бобини в AC синхронния електродвигател с инвертора, инверторът разглежда сигнала от резолвера. Резолверът регистрира позицията на ротора както при неподвижно положение, така и при въртене.
Регенеративно спиране:
При спиране на двигателя електродвигателят се използва като генератор (динамо). Кинетичната енергия на автомобила се преобразува в електрическа: батерията се зарежда.
IGBT се изключват по време на регенеративно спиране: водачът не ги контролира. Коригиращите диоди между източника и дрейна на IGBTs функционират като токоизправител за преобразуване на променливотоковото напрежение от двигателя в постояннотоково напрежение за батерията.
Напълно електрическите и хибридните превозни средства, в допълнение към опцията за електрическо спиране, имат и конвенционална, хидравлична спирачна система за спиране със спирачните накладки и спирачните дискове. Различните техники и принципи на управление можете да намерите на страницата: спиране на електрически превозни средства.
