Muunnin

Aiheet:

esittely
Yleiskatsaus HV-järjestelmästä
Muuntimen toiminta
Tehostusmuunnin

Esipuhe:
Löydämme muuntimia hybridi- ja täyssähköautoihin. Muuntaja muuntaa korkean tasajännitteen matalaksi tasajännitteeksi. Siksi kutsumme tätä komponenttia DC-DC-muuntimeksi. HV-akun korkea jännite 200–600 volttia (ajoneuvosta riippuen) muunnetaan muuntimessa 14 voltin tasajännitteeksi ajoneuvon akkua varten. Sisä- ja ulkotilojen sähkökomponentit (kuten valaistus, radio, ovien lukot, sähköikkunan moottorit jne.). saavat jännitteen ja virran tästä akusta.

Muuntaja on sisäänrakennettu ajoneuvoon omana suurjännitekomponenttinaan. Korkeajännitekaapelin liitäntä voidaan tunnistaa oranssista muovikorkista.

Muuntimessa on kaksi kelaa, joiden välissä on pehmeä rautaydin. Käämien läpi kulkee suuri virta. Lämmönkehityksestä johtuen muuntaja on kytketty jäähdytysjärjestelmään. Kierrättävä jäähdytysneste imee lämmön ja siirtää sen jäähdyttimeen.

Yleiskatsaus HV-järjestelmästä:
HV-akun korkea jännite lähetetään invertteri johtaa. Muuntaminen DC:stä AC:ksi tapahtuu invertterissä (jännite invertoi DC:stä AC-jännitteeksi). HV-sähkömoottori (synkroninen tai asynkroninen) saatetaan liikkeelle tällä vaihtojännitteellä.

HV-akku antaa virtaa myös DC-DC:llemuunnin joka muuntaa korkean jännitteen 12-14 voltin sisäiseksi jännitteeksi.

Seuraava kuva esittää HV-järjestelmän komponentit kaaviomaisesti.

Muuntimen toiminta:
Muuntaja on asennettu HV-akun ja 12 voltin sisäisen akun väliin. Seuraava kuva näyttää komponentit vasemmalta oikealle:

12 voltin sisäinen akku;
kondensaattori (elco);
vaimennuskela (korkeataajuisten huippujen suodattamiseen);
diodit (tasasuuntaajat);
muuntaja galvaanisesti eristetyillä keloilla;
H-silta neljällä transistorilla;
HV akku

Korkean jännitteen siirto 14 volttiin tapahtuu kelojen induktion kautta. Pien- ja korkeajännitejärjestelmän välinen yhteys on galvaanisesti eristetty: tämä tarkoittaa, että näiden kahden järjestelmän välillä ei ole johtavaa yhteyttä.

De saapuva kela (N2, HV-puoli) tarjoaa vaihtuvan magneettikentän pehmeässä rautaytimessä. The Lähtevä kela (N1, 14 voltin puoli) on vaihtuvassa magneettikentässä. Tämä luo jännitteitä.

HV-järjestelmän ECU käynnistää transistorit T2 ja T3 (katso seuraava kuva). Transistori T2 yhdistää siten HV-akun plussan ensiökäämin pohjaan. Virta lähtee ylhäältä kelan kautta ja palaa HV-akun negatiiviseen transistorin T3 kautta.

Ensiövirta aiheuttaa muuntajassa magneettikentän, joka synnyttää jännitteen toisiokäämiin. Muodostunut magneettikenttä ja siten jännite ovat pienempiä toisiokäämässä kuin ensiökäämässä. Vasen akku ja kondensaattori ladataan noin 14,4 voltin tasajännitteellä.

Muuntaja toimii vain vaihtojännitteellä. Koska akut syöttävät vain tasajännitettä, transistorit päälle ja pois kytkemällä luodaan vaihteleva magneettikenttä.

Tästä syystä transistorit T2 ja T3 kytkeytyvät pois päältä, minkä jälkeen T1 ja T4 kytkeytyvät välittömästi päälle. Ensiökäämin virta kulkee nyt vastakkaiseen suuntaan (ylhäältä alas). Tämän seurauksena muuntajassa syntyy vastakkainen magneettikenttä ja siten myös vastakkainen jännite toisiokäämiin. Myös tässä tilanteessa akun ja kondensaattorin latausjännite on noin 14,4 volttia.

Esimerkki:

AC sisään: 201,6 volttia;
N1: 210 kierrosta, R = 27,095 Ω;
N2: 15 kierrosta, R = 0,138 Ω;
Käämityssuhde (i) = N1 : N2 = 210:15 = 14;
AC ulos = AC sisään: i = 201,6: 14 = 14,4 volttia;
P in = U^2: R = 201,6^2: 27,095 = 1500 wattia;
P ulos (häviötön) = U^2 : R = 14,4 : 0,138 = 1500 wattia;
Tehokkuus = 90 %;
P out (todellinen) = P out * hyötysuhde = 1500 * 0,9 = 1350 wattia;
Akun virta (I) = P : U = 1350 : 14,4 = 93,75 ampeeria.

Tehostusmuunnin:
Alla oleva kuva näyttää järjestelmän yleiskatsauksen, joka sisältää tehostusmuuntimen ja invertteri Toyota Priuksesta.

Akun 201,6 voltin jännite muunnetaan tehostusmuuntimessa 650 voltin tasajännitteeksi. Induktiojännitteen muodostamiseen käytetään käämiä ja kahta IGBT:tä (transistoria). Reaktorin kela näkyy tehostusmuuntimessa kondensaattorin (vasemmalla) ja IGBT:iden T1 ja T2 välissä. Jatkuvasti ajamalla/ei ohjaamalla transistoreja, reaktorin käämiin muodostuu induktiojännite, joka saa kondensaattorin varautumaan.
Diodi varmistaa, että latausjännite nousee, kunnes jännite saavuttaa 650 voltin.

Aiheeseen liittyvät sivut: