konvertor

Předměty:

Úvod
Přehled VN soustavy
Provoz konvertoru
Boost převodník

Předmluva:
Najdeme měniče v hybridních a plně elektrických vozidlech. Převodník převádí vysoké stejnosměrné napětí na nízké stejnosměrné napětí. Tuto součástku proto nazýváme DC-DC měnič. Vysoké napětí z akumulátoru hybridního pohonu 200 až 600 voltů (v závislosti na vozidle) se v měniči převádí na 14 voltů stejnosměrného proudu pro palubní baterii. Elektrické komponenty v interiéru a exteriéru (jako osvětlení, rádio, dveřní zámky, elektrické motory oken atd.). jsou napájeny napětím a proudem touto baterií.

Měnič je zabudován do vozidla jako vlastní vysokonapěťová součást. Přípojku pro vysokonapěťový kabel poznáte podle oranžové plastové krytky.

Převodník obsahuje dvě cívky s jádrem z měkkého železa mezi nimi. Cívkami protéká vysoký proud. Kvůli vývinu tepla je měnič připojen k chladicímu systému. Cirkulující chladicí kapalina absorbuje teplo a předává jej do chladiče.

Přehled VN systému:
Vysoké napětí z HV baterie je posíláno do střídač vede. Přeměna ze stejnosměrného na střídavé probíhá ve střídači (napětí se invertuje ze stejnosměrného na střídavé napětí). Tímto střídavým napětím se uvede do pohybu VN elektromotor (synchronní nebo asynchronní).

HV baterie také napájí DC-DCkonvertor který převádí vysoké napětí na palubní napětí 12 až 14 voltů.

Na následujícím obrázku jsou schematicky znázorněny komponenty VN soustavy.

Provoz převodníku:
Převodník je namontován mezi HV baterii a 12V palubní baterii. Následující obrázek ukazuje komponenty zleva doprava:

12V palubní baterie;
kondenzátor (elco);
potlačovací cívka (pro filtrování vysokofrekvenčních špiček);
diody (usměrňovače);
transformátor s galvanicky oddělenými cívkami;
H-můstek se čtyřmi tranzistory;
HV baterie

Přenos vysokého napětí na 14 voltů probíhá indukcí cívek. Spojení mezi nízkonapěťovými a vysokonapěťovými systémy je galvanicky odděleno: to znamená, že mezi těmito dvěma systémy není žádné vodivé spojení.

De přicházející cívka (N2, HV strana) zajišťuje střídavé magnetické pole v jádře z měkkého železa. The Odchozí cívka (N1, strana 14 V) je ve střídavém magnetickém poli. To vytváří napětí.

ECU VN soustavy spíná tranzistory T2 a T3 (viz následující obrázek). Tranzistor T2 tak spojuje klad HV baterie se spodní částí primární cívky. Proud opouští vršek přes cívku a přes tranzistor T3 teče zpět na zápor HV baterie.

Primární proud způsobuje v transformátoru magnetické pole, které generuje napětí v sekundární cívce. Generované magnetické pole a tím i napětí jsou v sekundární cívce nižší než v primární cívce. Levá baterie a kondenzátor jsou nabíjeny stejnosměrným napětím přibližně 14,4 voltů.

Transformátor pracuje pouze se střídavým napětím. Protože baterie dodávají pouze stejnosměrné napětí, mění se magnetické pole zapínáním a vypínáním tranzistorů.

Z tohoto důvodu se tranzistory T2 a T3 vypnou, načež se okamžitě zapnou T1 a T4. Proud v primární cívce nyní teče v opačném směru (shora dolů). V důsledku toho vzniká v transformátoru opačné magnetické pole a tím i opačné napětí v sekundární cívce. Také v této situaci je nabíjecí napětí baterie a kondenzátoru kolem 14,4 voltů.

Příklad:

AC vstup: 201,6 voltů;
N1: 210 závitů, R = 27,095 Ω;
N2: 15 závitů, R = 0,138 Ω;
Poměr vinutí (i) = N1 : N2 = 210:15 = 14;
AC výstup = AC vstup: i = 201,6 : 14 = 14,4 voltů;
Pin = U^2: R = 201,6^2: 27,095 = 1500 wattů;
Pout (bezeztrátový) = U^2: R = 14,4: 0,138 = 1500 Watt;
Účinnost = 90 %;
P out (skutečný) = P out * účinnost = 1500 * 0,9 = 1350 Watt;
Proud baterie (I) = P : U = 1350 : 14,4 = 93,75 Ampér.

Boost konvertor:
Obrázek níže ukazuje přehled systému včetně boost konvertoru a střídač vozu Toyota Prius.

Napětí baterie 201,6 voltů je převedeno na stejnosměrné napětí 650 voltů v posilovacím měniči. Pro generování indukčního napětí se používá cívka a dva IGBT (tranzistory). Cívka reaktoru je zobrazena v zesilovacím převodníku mezi kondenzátorem (vlevo) a IGBT T1 a T2. Nepřetržitým buzením/nebuzením tranzistorů vzniká v cívce reaktoru indukční napětí, které nabíjí kondenzátor.
Dioda zajišťuje zvýšení nabíjecího napětí, dokud napětí nedosáhne 650 voltů.

Související stránky: