inverter

Subyek:

Inleiding
inverter
Pengereman regeneratif

Perkenalan:
Motor listrik pada kendaraan berpenggerak full listrik atau hybrid bekerja dengan arus bolak-balik (AC). Tenaga untuk motor listrik tidak berasal langsung dari baterai, melainkan hanya menyuplai tegangan searah (DC). Tegangan DC dari baterai dimasukkan ke dalam membalikkan diubah menjadi tegangan bolak-balik untuk motor listrik.

Selain itu, kami menemukan konverter yang mengubah tegangan DC rendah menjadi tegangan lebih tinggi (boost converter). Tegangan baterai dapat “ditingkatkan” untuk motor listrik (650 volt), atau diturunkan untuk mengisi baterai baterai terpasang (14 volt). Konverter juga digunakan untuk beralih dari tegangan tinggi ke tegangan rendah, misalnya untuk mensuplai aksesoris interior dengan tegangan 12 atau 24 volt (kendaraan penumpang atau niaga berat). Klik di sini untuk halaman tentang konverter.

Gambar Tesla Model S berikut: bagian dalam inverter dan gambaran umum tentang apa yang disebut “unit penggerak” di mana inverter, transmisi, dan motor listrik ditempatkan dalam unit gabungan di suspensi belakang.

Inverter:
Gambar di bagian “Boost converter” menunjukkan gambaran umum dengan boost converter, inverter dengan dua belas IGBT dan dua motor listrik (MG1 dan MG2).

Tujuh diagram terbawah menunjukkan kendali transistor dan arah arus ke dan dari kumparan stator. Boost converter dan IGBTs + MG2 dihilangkan demi kenyamanan. Kita melihatnya di sebelah kiri pada diagram Paket baterai HV; ini adalah baterai tegangan tinggi yang menyimpan tegangan sekitar 200 hingga 800 volt. Di sebelah kanan baterai kita melihat kapasitor. Ketika sistem HV diaktifkan, sistem proteksi HV pada awalnya mengatur arus terbatas dari baterai HV melalui sebuah resistor. Hal ini dilakukan untuk mengisi daya kapasitor secara perlahan sebelum sistem HV beroperasi penuh.

Selain itu, kita melihat enam transistor berdaya tinggi. Ini adalah IGBT yang mengontrol motor listrik. IGBT dikendalikan oleh unit kontrol; ini diindikasikan sebagai "driver IGBT". Di sebelah kanan kita melihat stator dengan tiga kumparan (U, V dan W) berwarna biru dan merah. Di tengah stator terdapat rotor yang digerakkan oleh gaya magnet, lihat paragraf tentang motor listrik.

Transistor atas (T1, T3 dan T5) mengalihkan sambungan positif dari baterai HV ke kumparan stator ketika transistor dihidupkan oleh unit kontrol. Transistor bawah (T2, T4 dan T6) menghantarkan massa ke negatif baterai tegangan tinggi.

Koneksi gerbang IGBT yang saat ini sedang dikontrol ditunjukkan dengan warna hijau. Dengan motor sinkron, unit kontrol “membaca” posisi motor sensor posisi rotor untuk menentukan IGBT mana yang harus dikontrol. Sensor posisi rotor disebut juga a penyelesai disebut.

1. IGBT yang dikontrol:

T1: plus (100% terkontrol);
T2: massa (50% didorong);
T6: massa (digerakkan 50%).

2. IGBT yang dikontrol:

T1: plus (50% terkontrol);
T3: plus (50% terkontrol);
T2: massa (digerakkan 100%).

Rotor berputar akibat medan magnet yang berubah.

3. IGBT yang dikontrol:

T3: plus (100% terkontrol);
T2: massa (50% didorong);
T4: massa (digerakkan 50%).

Rotor berputar akibat medan magnet yang berubah.

4. IGBT yang dikontrol:

T3: plus (50% terkontrol);
T5: plus (50% terkontrol);
T4: massa (digerakkan 100%).

Rotor berputar akibat medan magnet yang berubah.

5. IGBT yang dikontrol:

T5: plus (100% terkontrol);
T4: massa (50% didorong);
T6: massa (digerakkan 50%).

Rotor berputar akibat medan magnet yang berubah.

6. Terkendali IGBT:

T1: plus (50% terkontrol);
T5: plus (50% terkontrol);
T6: massa (digerakkan 100%).

Rotor berputar akibat medan magnet yang berubah.

7. Terkendali IGBT:

T1: plus (100% terkontrol);
T2: massa (50% didorong);
T6: massa (digerakkan 50%).

Rotor kini telah berputar 360 derajat (1 putaran penuh) dari keadaan pada situasi 1. Siklus dengan rangkaian transistor berulang lagi.

Inverter mengubah tegangan DC dari baterai HV menjadi tegangan bolak-balik sinusoidal 1 fasa. Tiga gambar di bawah ini menunjukkan:

Kiri: memuat koil;
Tengah: pemakaian koil;
Kanan: kurva pengisian dan pengosongan koil.

Kami mencapai pengisian dan pengosongan koil dengan menggerakkan basis transistor dengan tegangan gelombang persegi. Ketika kumparan dilepaskan, medan magnet turun dan tegangan induksi menghasilkan arus induksi berumur pendek. Dioda pemadam memastikan pelepasan koil.

Bentuk sinusoidal 1 fasa diperoleh dengan mengubah siklus kerja transistor menjadi konduktif. Teks berikut adalah tentang gambar di bawah ini.

Kiri: pada frekuensi ini kumparan tidak dapat mengisi daya dengan cukup dan tegangan rata-rata tercipta;
Benar: siklus kerja disesuaikan oleh pengontrol IGBT. Waktu pengisian dan pengosongan menentukan jumlah arus yang melalui kumparan.

IGBT di inverter terus menerus dihidupkan dan dimatikan. Rasio antara menghidupkan dan mematikan terjadi sesuai dengan kontrol PWM. Semakin lebar pulsanya (semakin tinggi siklus kerjanya), semakin besar pula arus yang mengalir melalui kumparan sehingga semakin kuat pula motor listriknya. Arus rata-rata ditunjukkan dengan gelombang sinus hitam. Gambar berikut menunjukkan tiga sinyal kontrol sinusoidal:

Biru: kontrol tinggi. Siklus kerjanya tinggi. Arus menjadi maksimum.
Hijau: kontrol rata-rata. Persentase siklus kerja lebih rendah dibandingkan dengan kontrol tinggi. Oleh karena itu, arusnya lebih rendah.
Merah: kontrol rendah. Sekali lagi persentase siklus kerja telah menurun. Intensitas arus telah berkurang setengahnya dibandingkan dengan kontrol maksimum.

Gelombang sinus positif untuk separuh periode dan negatif untuk separuh periode lainnya. IGBT pada inverter DC-AC dihubungkan sedemikian rupa sehingga tegangan searah (DC) diubah menjadi tegangan bolak-balik (AC). Arah arus yang melalui kumparan stator dibalik secara berkala.

Frekuensi sinyal sinus menentukan kecepatan motor listrik:
peningkatan jumlah sinusoid per satuan waktu akan meningkatkan kecepatan rotor.

Animasi berikut menunjukkan pengendalian inverter. Di bawah inverter Anda dapat melihat perjalanan waktu tiga fase. Rotor berputar dua putaran penuh (360 derajat) dalam animasi. Setiap putaran dibagi menjadi enam satuan waktu (1 hingga 6). Di bawah ini Anda akan melihat bilah berwarna:

Biru tua: T1
Hijau: T2
Biru muda: T3
Oranye: T4
Merah Muda: T5
Merah: T6

Kami fokus pada revolusi paruh pertama perjalanan waktu:

Dari 0 hingga 180 derajat, rotor berputar setengah putaran. IGBT T1 dikontrol selama periode ini.
Antara 0 dan 60 derajat, selain T1, T5 dan T6 juga aktif.
T1 mengganti ground plus, T5 dan T6. Setiap transistor mempunyai siklus kerjanya sendiri, bervariasi antara 50 dan 100%.
Pada 60 derajat, T2 mengambil alih dari T5: arah arus dalam kumparan dibalik.
Pada saat itu terdapat tegangan bolak-balik: karena arah arus berubah maka intensitas arus menjadi negatif.

Untuk mengontrol kumparan yang benar pada motor listrik sinkron AC dengan inverter, inverter melihat sinyal dari motor listrik sinkron AC penyelesai. Resolver mencatat posisi rotor baik saat diam maupun saat berputar.

Pengereman regeneratif:
Pada saat pengereman mesin, motor listrik digunakan sebagai generator (dinamo). Energi kinetik kendaraan diubah menjadi energi listrik: baterai diisi.

IGBT dimatikan selama pengereman regeneratif: pengemudi tidak dapat mengendalikannya. Dioda penyearah antara sumber dan saluran IGBT berfungsi sebagai penyearah untuk mengubah tegangan AC dari motor menjadi tegangan DC untuk baterai.

Kendaraan yang sepenuhnya listrik dan hybrid, selain opsi pengereman elektrik, juga memiliki sistem pengereman hidrolik konvensional untuk mengerem dengan bantalan rem dan rem cakram. Berbagai teknik dan prinsip kontrol dapat ditemukan di halaman: pengereman kendaraan listrik.

Zie ook: