فاعل، موضوع:
- مقدمه
- اینورتر
- ترمز احیا کننده
معرفی:
موتورهای الکتریکی در وسایل نقلیه با پیشرانه تمام الکتریکی یا هیبریدی با جریان متناوب (AC) کار می کنند. انرژی موتور الکتریکی مستقیماً از باتری نمی آید، زیرا فقط ولتاژ مستقیم (DC) را تامین می کند. ولتاژ DC از باتری وارد باتری می شود معکوس کننده تبدیل به ولتاژ متناوب برای موتور الکتریکی.
علاوه بر این، ما پیدا می کنیم مبدل که ولتاژ DC پایین را به ولتاژ بالاتر (مبدل تقویت کننده) تبدیل می کند. ولتاژ باتری را می توان برای موتور الکتریکی (650 ولت) "تقویت" کرد یا برای شارژ باتری داخلی (14 ولت) کاهش داد. این مبدل همچنین برای تغییر از ولتاژ بالا به ولتاژ پایین، به عنوان مثال برای تامین لوازم جانبی داخلی با ولتاژ 12 یا 24 ولت (خودروهای سواری یا تجاری سنگین) استفاده می شود. برای صفحه مربوط به مبدل اینجا را کلیک کنید.
تصویر زیر مربوط به یک تسلا مدل S است: فضای داخلی اینورتر و نمای کلی به اصطلاح "یونیت محرک" که در آن اینورتر، گیربکس و موتور الکتریکی در یک واحد مشترک در سیستم تعلیق عقب قرار دارند.
معکوس کننده:
تصویر در بخش "مبدل تقویت کننده" نمای کلی با مبدل تقویت کننده، اینورتر با دوازده IGBT و دو موتور الکتریکی (MG1 و MG2) را نشان می دهد.
هفت نمودار پایینی کنترل ترانزیستورها و جهت جریان به و از سیم پیچ های استاتور را نشان می دهد. مبدل تقویت کننده و IGBTs + MG2 برای راحتی حذف شده اند. ما آن را در سمت چپ در نمودار می بینیم بسته باتری HV; این باتری ولتاژ بالا است که ولتاژی بین 200 تا 800 ولت در آن ذخیره می شود. در سمت راست باتری یک خازن می بینیم. هنگامی که سیستم HV فعال می شود، سیستم حفاظت HV ابتدا یک جریان محدود از بسته باتری HV را با استفاده از یک مقاومت تنظیم می کند. این کار برای شارژ آهسته خازن قبل از عملیاتی شدن کامل سیستم HV انجام می شود.
علاوه بر این، شاهد شش ترانزیستور پرقدرت هستیم. اینها IGBT هایی هستند که موتور الکتریکی را کنترل می کنند. IGBT ها توسط واحد کنترل کنترل می شوند. این به عنوان "درایور IGBT" نشان داده شده است. در سمت راست استاتور را با سه سیم پیچ (U، V و W) به رنگ آبی و قرمز می بینیم. در وسط استاتور روتوری قرار دارد که توسط مغناطیس به حرکت در می آید، پاراگراف مربوط به موتور الکتریکی را ببینید.
ترانزیستورهای بالایی (T1، T3 و T5) هنگامی که ترانزیستورها توسط واحد کنترل روشن می شوند، اتصالات مثبت باتری HV را به سیم پیچ های استاتور تغییر می دهند. ترانزیستورهای پایین (T2، T4 و T6) جرم ها را به سمت منفی باتری ولتاژ بالا هدایت می کنند.
اتصالات دروازه IGBTهایی که در حال حاضر در حال کنترل هستند به رنگ سبز نشان داده شده است. با یک موتور سنکرون، واحد کنترل موقعیت موتور را "خوانده" می کند سنسور موقعیت روتور برای تعیین اینکه کدام IGBT را باید کنترل کند. سنسور موقعیت روتور a نیز نامیده می شود برطرف کننده نامیده می شود.
1. IGBT های کنترل شده:
- T1: پلاس (100٪ کنترل شده)؛
- T2: جرم (50% رانده)؛
- T6: جرم (50% رانده).
2. IGBT های کنترل شده:
- T1: پلاس (50٪ کنترل شده)؛
- T3: پلاس (50٪ کنترل شده)؛
- T2: جرم (100% رانده).
روتور در نتیجه میدان مغناطیسی تغییر یافته می چرخد.
3. IGBT های کنترل شده:
- T3: پلاس (100٪ کنترل شده)؛
- T2: جرم (50% رانده)؛
- T4: جرم (50% رانده).
روتور در نتیجه میدان مغناطیسی تغییر یافته می چرخد.
4. IGBT های کنترل شده:
- T3: پلاس (50٪ کنترل شده)؛
- T5: پلاس (50٪ کنترل شده)؛
- T4: جرم (100% رانده).
روتور در نتیجه میدان مغناطیسی تغییر یافته می چرخد.
5. IGBT های کنترل شده:
- T5: پلاس (100٪ کنترل شده)؛
- T4: جرم (50% رانده)؛
- T6: جرم (50% رانده).
روتور در نتیجه میدان مغناطیسی تغییر یافته می چرخد.
6. کنترل شده است IGBT ها:
- T1: پلاس (50٪ کنترل شده)؛
- T5: پلاس (50٪ کنترل شده)؛
- T6: جرم (100% رانده).
روتور در نتیجه میدان مغناطیسی تغییر یافته می چرخد.
7. کنترل شده است IGBT ها:
- T1: پلاس (100٪ کنترل شده)؛
- T2: جرم (50% رانده)؛
- T6: جرم (50% رانده).
روتور اکنون 360 درجه (1 چرخش کامل) نسبت به وضعیت 1 چرخیده است. چرخه با مدارهای ترانزیستور دوباره تکرار می شود.
اینورتر ولتاژ DC از باتری HV را به یک ولتاژ متناوب سینوسی 1 فاز تبدیل می کند. سه تصویر زیر نشان می دهد:
- سمت چپ: بارگیری سیم پیچ.
- وسط: تخلیه سیم پیچ;
- سمت راست: منحنی شارژ و تخلیه سیم پیچ.
ما با حرکت دادن پایه ترانزیستور با ولتاژ موج مربعی به شارژ و دشارژ سیم پیچ می رسیم. هنگامی که سیم پیچ تخلیه می شود، میدان مغناطیسی سقوط می کند و ولتاژ القایی یک جریان القایی کوتاه مدت ایجاد می کند. دیود خاموش کننده تخلیه سیم پیچ را تضمین می کند.
شکل سینوسی 1 فاز با تغییر چرخه کاری که با آن ترانزیستور رسانا می شود به دست می آید. متن زیر مربوط به تصاویر زیر است.
- سمت چپ: در این فرکانس سیم پیچ نمی تواند به اندازه کافی شارژ شود و یک ولتاژ متوسط ایجاد می شود.
- راست: چرخه وظیفه توسط کنترلر IGBT تنظیم می شود. زمان شارژ و دشارژ میزان جریان عبوری از سیم پیچ را تعیین می کند.
IGBT ها در اینورتر به طور مداوم روشن و خاموش می شوند. نسبت بین روشن و خاموش شدن بر اساس کنترل PWM صورت می گیرد. هرچه پالس ها بازتر باشند (چرخه کاری بالاتر)، جریانی که از سیم پیچ می گذرد بیشتر می شود و بنابراین موتور الکتریکی قدرتمندتر می شود. جریان متوسط با موج سینوسی سیاه نشان داده می شود. شکل زیر سه سیگنال کنترل سینوسی را نشان می دهد:
- آبی: کنترل بالا. چرخه وظیفه بالاست. جریان حداکثر می شود.
- سبز: کنترل متوسط. درصد چرخه کار کمتر از کنترل بالا است. بنابراین جریان کمتر است.
- قرمز: کنترل کم یک بار دیگر درصد چرخه وظیفه کاهش یافته است. شدت جریان در مقایسه با حداکثر کنترل به نصف کاهش یافته است.
موج سینوسی برای نیم دوره مثبت و برای نیم دیگر منفی است. IGBT ها در اینورتر DC-AC به گونه ای متصل می شوند که یک ولتاژ مستقیم (DC) به یک ولتاژ متناوب (AC) تبدیل می شود. جهت جریان از طریق سیم پیچ های استاتور به صورت دوره ای معکوس می شود.
افزایش تعداد سینوسی ها در واحد زمان باعث افزایش سرعت روتور می شود.
انیمیشن زیر کنترل اینورتر را نشان می دهد. در زیر اینورتر می توانید دوره زمانی سه فاز را مشاهده کنید. روتور دو دور کامل (360 درجه) در انیمیشن می چرخد. هر چرخش به شش واحد زمانی (1 تا 6) تقسیم می شود. در زیر میله های رنگی را مشاهده خواهید کرد:
- آبی تیره: T1
- سبز: T2
- آبی روشن: T3
- نارنجی: T4
- صورتی: T5
- قرمز: T6
ما بر نیمه اول انقلاب گذر زمان تمرکز می کنیم:
- از 0 تا 180 درجه روتور نیم دور می چرخد. IGBT T1 در این دوره کنترل شد.
- بین 0 تا 60 درجه، علاوه بر T1، T5 و T6 نیز فعال بودند.
- T1 زمین پلاس، T5 و T6 را تغییر می دهد. هر ترانزیستور سیکل وظیفه خود را داشت که بین 50 تا 100 درصد متغیر بود.
- در 60 درجه، T2 از T5 می گیرد: جهت جریان در سیم پیچ معکوس می شود.
- در آن لحظه ولتاژ متناوب وجود دارد: چون جهت جریان تغییر کرده است، شدت جریان منفی است.
برای کنترل سیم پیچ های صحیح در موتور الکتریکی سنکرون AC با اینورتر، اینورتر به سیگنال از برطرف کننده. حل کننده موقعیت روتور را هم هنگام ایستادن و هم در حین چرخش ثبت می کند.
ترمز احیا کننده:
هنگام ترمزگیری موتور از موتور الکتریکی به عنوان ژنراتور (دینام) استفاده می شود. انرژی جنبشی وسیله نقلیه به انرژی الکتریکی تبدیل می شود: باتری شارژ می شود.
IGBT ها در طول ترمز احیا کننده خاموش می شوند: راننده آنها را کنترل نمی کند. دیودهای یکسو کننده بین منبع و تخلیه IGBTها به عنوان یکسو کننده برای تبدیل ولتاژ AC از موتور به ولتاژ DC برای باتری عمل می کنند.
خودروهای تمام برقی و هیبریدی، علاوه بر گزینه ترمز برقی، دارای سیستم ترمز معمولی و هیدرولیک برای ترمز با لنت ترمز و دیسک ترمز نیز هستند. تکنیک های مختلف و اصول کنترل را می توان در صفحه پیدا کرد: ترمز خودروهای برقی
همچنین مشاهده کنید:
