مبدل

فاعل، موضوع:

مقدمه
نمای کلی سیستم HV
عملکرد مبدل
مبدل تقویت کننده

معرفی:
ما مبدل ها را در خودروهای هیبریدی و تمام الکتریکی پیدا می کنیم. مبدل ولتاژ DC بالا را به ولتاژ DC پایین تبدیل می کند. بنابراین ما این جزء را مبدل DC-DC می نامیم. ولتاژ بالای 200 تا 600 ولت باتری HV (بسته به وسیله نقلیه) در مبدل به 14 ولت DC برای باتری روی برد تبدیل می شود. اجزای الکتریکی در داخل و خارج (مانند روشنایی، رادیو، قفل درها، موتورهای پنجره برقی و غیره). ولتاژ و جریان توسط این باتری تامین می شود.

مبدل به عنوان جزء ولتاژ بالا خود در خودرو تعبیه شده است. اتصال کابل ولتاژ بالا را می توان با درپوش پلاستیکی نارنجی تشخیص داد.

مبدل شامل دو سیم پیچ با یک هسته آهنی نرم بین آنهاست. جریان بالایی از سیم پیچ ها عبور می کند. به دلیل توسعه گرما، مبدل به سیستم خنک کننده متصل می شود. مایع خنک کننده در گردش گرما را جذب کرده و به رادیاتور منتقل می کند.

نمای کلی سیستم HV:
ولتاژ بالا از باتری HV به معکوس کننده انجام می دهد. تبدیل DC به AC در اینورتر انجام می شود (ولتاژ از ولتاژ DC به AC معکوس می شود). موتور الکتریکی HV (سنکرون یا ناهمزمان) با این ولتاژ متناوب به حرکت در می آید.

باتری HV نیز DC-DC را تغذیه می کندمبدل که ولتاژ بالا را به ولتاژ داخلی 12 تا 14 ولت تبدیل می کند.

شکل زیر اجزای سیستم HV را به صورت شماتیک نشان می دهد.

عملکرد مبدل:
مبدل بین باتری HV و باتری 12 ولتی نصب شده است. تصویر زیر اجزای سازنده را از چپ به راست نشان می دهد:

باتری داخلی 12 ولت؛
خازن (elco)؛
سیم پیچ سرکوب (برای فیلتر کردن پیک های فرکانس بالا)؛
دیودها (یکسو کننده)؛
ترانسفورماتور با سیم پیچ های گالوانیکی ایزوله؛
پل H با چهار ترانزیستور؛
باتری HV

انتقال ولتاژ بالا به 14 ولت از طریق القای سیم پیچ ها صورت می گیرد. اتصال بین سیستم های ولتاژ پایین و فشار قوی به صورت گالوانیکی ایزوله است: این بدان معنی است که هیچ اتصال رسانایی بین دو سیستم وجود ندارد.

De ورودی سیم پیچ (N2، سمت HV) یک میدان مغناطیسی متناوب را در هسته آهنی نرم ایجاد می کند. این برونگرا سیم پیچ (N1، سمت 14 ولت) در یک میدان مغناطیسی متناوب است. این باعث ایجاد تنش می شود.

ECU سیستم HV ترانزیستورهای T2 و T3 را روشن می کند (شکل زیر را ببینید). ترانزیستور T2 بنابراین مثبت باتری HV را به پایین سیم پیچ اولیه متصل می کند. جریان از طریق سیم پیچ از بالا خارج می شود و از طریق ترانزیستور T3 به سمت منفی باتری HV جریان می یابد.

جریان اولیه باعث ایجاد میدان مغناطیسی در ترانسفورماتور می شود که در سیم پیچ ثانویه ولتاژ ایجاد می کند. میدان مغناطیسی ایجاد شده و بنابراین ولتاژ در سیم پیچ ثانویه کمتر از سیم پیچ اولیه است. باتری و خازن سمت چپ با ولتاژ DC حدود 14,4 ولت شارژ می شوند.

ترانسفورماتور فقط با ولتاژ متناوب کار می کند. از آنجایی که باتری ها فقط ولتاژ مستقیم را تامین می کنند، یک میدان مغناطیسی متغیر با روشن و خاموش کردن ترانزیستورها ایجاد می شود.

به همین دلیل ترانزیستورهای T2 و T3 خاموش می شوند و پس از آن T1 و T4 بلافاصله روشن می شوند. جریان در سیم پیچ اولیه اکنون در جهت مخالف (از بالا به پایین) جریان می یابد. در نتیجه، یک میدان مغناطیسی مخالف در ترانسفورماتور ایجاد می شود و بنابراین یک ولتاژ مخالف نیز در سیم پیچ ثانویه ایجاد می شود. همچنین در این شرایط ولتاژ شارژ باتری و خازن حدود 14,4 ولت است.

مثال:

AC در: 201,6 ولت;
N1: 210 دور، R = 27,095 Ω ;
N2: 15 چرخش، R = 0,138 Ω.
نسبت سیم پیچ (i) = N1 : N2 = 210:15 = 14;
خروجی AC = AC در : i = 201,6 : 14 = 14,4 ولت;
P in = U^2: R = 201,6^2: 27,095 = 1500 وات.
خروجی P (بدون تلفات) = U^2 : R = 14,4 : 0,138 = 1500 وات.
راندمان = 90%;
P out (واقعی) = P out * بازده = 1500 * 0,9 = 1350 وات.
جریان باتری (I) = P : U = 1350 : 14,4 = 93,75 آمپر.

مبدل تقویت کننده:
تصویر زیر نمای کلی سیستم شامل مبدل تقویت کننده و معکوس کننده یک تویوتا پریوس

ولتاژ باتری 201,6 ولت در مبدل بوست به ولتاژ مستقیم 650 ولت تبدیل می شود. یک سیم پیچ و دو IGBT (ترانزیستور) برای تولید ولتاژ القایی استفاده می شود. سیم پیچ راکتور در مبدل تقویت کننده بین خازن (سمت چپ) و IGBTs T1 و T2 نشان داده شده است. با راندن/نگرداندن مداوم ترانزیستورها، یک ولتاژ القایی در سیم پیچ راکتور ایجاد می شود که خازن را شارژ می کند.
دیود تضمین می کند که ولتاژ شارژ افزایش می یابد تا زمانی که ولتاژ به 650 ولت برسد.

صفحات مرتبط: