μετατροπέας

Μαθήματα:

Εισαγωγή
Επισκόπηση του συστήματος HV
Λειτουργία του μετατροπέα
Μετατροπέας ενίσχυσης

Εισαγωγή:
Βρίσκουμε μετατροπείς σε υβριδικά και πλήρως ηλεκτρικά οχήματα. Ο μετατροπέας μετατρέπει μια υψηλή τάση DC σε χαμηλή τάση DC. Ως εκ τούτου, ονομάζουμε αυτό το στοιχείο μετατροπέα DC-DC. Η υψηλή τάση από την μπαταρία HV από 200 έως 600 volt (ανάλογα με το όχημα) μετατρέπεται στον μετατροπέα σε 14 volt DC για την ενσωματωμένη μπαταρία. Τα ηλεκτρικά εξαρτήματα στο εσωτερικό και στο εξωτερικό (όπως φωτισμός, ραδιόφωνο, κλειδαριές θυρών, ηλεκτροκινητήρες παραθύρων κ.λπ.). τροφοδοτούνται με τάση και ρεύμα από αυτήν την μπαταρία.

Ο μετατροπέας είναι ενσωματωμένος στο όχημα ως το δικό του εξάρτημα υψηλής τάσης. Η σύνδεση για το καλώδιο υψηλής τάσης μπορεί να αναγνωριστεί από το πορτοκαλί πλαστικό καπάκι.

Ο μετατροπέας περιέχει δύο πηνία με έναν μαλακό σιδερένιο πυρήνα ανάμεσά τους. Ένα υψηλό ρεύμα ρέει μέσα από τα πηνία. Λόγω της ανάπτυξης θερμότητας, ο μετατροπέας συνδέεται με το σύστημα ψύξης. Το ψυκτικό που κυκλοφορεί απορροφά τη θερμότητα και τη μεταφέρει στο ψυγείο.

Επισκόπηση του συστήματος HV:
Η υψηλή τάση από την μπαταρία HV αποστέλλεται στο αντιστροφέας διεξάγει. Η μετατροπή από DC σε AC γίνεται στον μετατροπέα (η τάση αντιστρέφεται από DC σε AC τάση). Ο ηλεκτροκινητήρας HV (σύγχρονος ή ασύγχρονος) τίθεται σε κίνηση με αυτήν την εναλλασσόμενη τάση.

Η μπαταρία HV τροφοδοτεί επίσης το DC-DCΜετατροπέας που μετατρέπει την υψηλή τάση σε ενσωματωμένη τάση 12 έως 14 βολτ.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει τα στοιχεία του συστήματος HV σχηματικά.

Λειτουργία του μετατροπέα:
Ο μετατροπέας είναι τοποθετημένος μεταξύ της μπαταρίας HV και της ενσωματωμένης μπαταρίας 12 volt. Η παρακάτω εικόνα δείχνει τα στοιχεία από αριστερά προς τα δεξιά:

Ενσωματωμένη μπαταρία 12 volt.
πυκνωτής (elco);
πηνίο καταστολής (για φιλτράρισμα κορυφών υψηλής συχνότητας).
διόδους (ανορθωτές).
μετασχηματιστής με γαλβανικά μονωμένα πηνία.
H-γέφυρα με τέσσερα τρανζίστορ.
Μπαταρία HV

Η μεταφορά της υψηλής τάσης στα 14 βολτ γίνεται μέσω επαγωγής πηνίων. Η σύνδεση μεταξύ των συστημάτων χαμηλής και υψηλής τάσης είναι γαλβανικά απομονωμένη: αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει αγώγιμη σύνδεση μεταξύ των δύο συστημάτων.

De εισερχόμενος πηνίο (N2, πλευρά HV) παρέχει ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο στον πυρήνα του μαλακού σιδήρου. ο Εξερχόμενος Το πηνίο (N1, πλευρά 14 volt) βρίσκεται σε εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο. Αυτό δημιουργεί ένταση.

Η ECU του συστήματος HV ενεργοποιεί τα τρανζίστορ T2 και T3 (δείτε την παρακάτω εικόνα). Το τρανζίστορ T2 συνδέει έτσι το θετικό της μπαταρίας HV στο κάτω μέρος του πρωτεύοντος πηνίου. Το ρεύμα φεύγει από την κορυφή μέσω του πηνίου και ρέει πίσω στο αρνητικό της μπαταρίας HV μέσω του τρανζίστορ Τ3.

Το πρωτεύον ρεύμα προκαλεί ένα μαγνητικό πεδίο στον μετασχηματιστή, το οποίο δημιουργεί μια τάση στο δευτερεύον πηνίο. Το παραγόμενο μαγνητικό πεδίο και επομένως η τάση είναι χαμηλότερα στο δευτερεύον πηνίο από ότι στο πρωτεύον πηνίο. Η αριστερή μπαταρία και ο πυκνωτής φορτίζονται με τάση συνεχούς ρεύματος περίπου 14,4 βολτ.

Ο μετασχηματιστής λειτουργεί μόνο με εναλλασσόμενες τάσεις. Επειδή οι μπαταρίες παρέχουν μόνο άμεση τάση, δημιουργείται ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο με την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των τρανζίστορ.

Για το λόγο αυτό, τα τρανζίστορ Τ2 και Τ3 απενεργοποιούνται και μετά τα Τ1 και Τ4 ενεργοποιούνται αμέσως. Το ρεύμα στο πρωτεύον πηνίο ρέει τώρα προς την αντίθετη κατεύθυνση (από πάνω προς τα κάτω). Ως αποτέλεσμα, δημιουργείται ένα αντίθετο μαγνητικό πεδίο στον μετασχηματιστή και επομένως μια αντίθετη τάση στο δευτερεύον πηνίο. Επίσης σε αυτήν την περίπτωση, η τάση φόρτισης της μπαταρίας και του πυκνωτή είναι περίπου 14,4 βολτ.

Παράδειγμα:

AC σε: 201,6 βολτ;
N1: 210 στροφές, R = 27,095 Ω ;
N2: 15 στροφές, R = 0,138 Ω;
Λόγος περιέλιξης (i) = N1 : N2 = 210:15 = 14;
Έξοδος AC = AC σε : i = 201,6 : 14 = 14,4 βολτ;
P in = U^2: R = 201,6^2: 27,095 = 1500 Watt;
P out (χωρίς απώλειες) = U^2 : R = 14,4 : 0,138 = 1500 Watt;
Αποδοτικότητα = 90%;
P out (πραγματική) = P out * απόδοση = 1500 * 0,9 = 1350 Watt;
Ρεύμα μπαταρίας (I) = P : U = 1350 : 14,4 = 93,75 Amperes.

Μετατροπέας ενίσχυσης:
Η παρακάτω εικόνα δείχνει μια επισκόπηση συστήματος που περιλαμβάνει τον μετατροπέα ενίσχυσης και το αντιστροφέας ενός Toyota Prius.

Η τάση μπαταρίας των 201,6 βολτ μετατρέπεται σε άμεση τάση 650 βολτ στον μετατροπέα ενίσχυσης. Ένα πηνίο και δύο IGBT (τρανζίστορ) χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία τάσης επαγωγής. Το πηνίο του αντιδραστήρα εμφανίζεται στον μετατροπέα ενίσχυσης μεταξύ του πυκνωτή (αριστερά) και των IGBT T1 και T2. Με τη συνεχή οδήγηση/μη κίνηση των τρανζίστορ, δημιουργείται μια τάση επαγωγής στο πηνίο του αντιδραστήρα, το οποίο φορτίζει τον πυκνωτή.
Η δίοδος διασφαλίζει ότι η τάση φόρτισης αυξάνεται έως ότου η τάση φτάσει τα 650 βολτ.

Σχετικές σελίδες: