Sujeten:
- Aféierung
- Inverter
- Regenerativ Bremsen
Aféierung:
Elektromotoren a Gefierer mat voll elektreschen oder Hybrid-Propulsioun funktionnéieren mat Alternéierstroum (AC). D'Energie fir den Elektromotor kënnt net direkt vun der Batterie, well se nëmmen Direktspannung (DC) liwwert. D'DC Volt vun der Batterie gëtt an d' Inverter ëmgewandelt an eng Wiesselspannung fir den Elektromotor.
Zousätzlech fanne mir Konverter déi eng niddereg DC Spannung an eng méi héich Spannung maachen (Boost Converter). D'Batteriespannung kann fir den Elektromotor (650 Volt) eropgebaut ginn oder erofgesat ginn fir d'Batterie Batterie (14 Volt) ze laden. Den Konverter gëtt och benotzt fir vun enger Héichspannung op eng niddereg Spannung ze wiesselen, zum Beispill fir den Interieuraccessoiren mat enger Spannung vun 12 oder 24 Volt (Passagéier oder schwéier kommerziell Gefierer) ze liwweren. Klickt hei fir d'Säit iwwer den Converter.
Déi folgend Bild ass vun engem Tesla Model S: den Interieur vum Inverter an en Iwwerbléck vun der sougenannter "Drive Unit", wou den Inverter, d'Transmissioun an den Elektromotor an enger gemeinsamer Eenheet an der hënneschter Suspension sinn.
Inverter:
D'Bild an der Rubrik "Boost Converter" weist den Iwwerbléck mam Boost Converter, den Inverter mat zwielef IGBTs an zwee Elektromotoren (MG1 an MG2).
Déi ënnescht siwen Diagrammer weisen d'Kontroll vun den Transistoren an déi aktuell Richtung op a vun de Statorspiralen. De Boost Konverter an d'IGBTs + MG2 gi fir d'Bequemlechkeet ewechgelooss. Mir gesinn et op der lénker Säit am Diagramm HV Batterie Pack; dat ass d'Héichspannungsbatterie an där eng Spannung vun ongeféier 200 bis 800 Volt gelagert ass. Riets vun der Batterie gesi mir e Kondensator. Wann de HV System aktivéiert ass, reguléiert de HV Schutzsystem am Ufank e limitéierten Stroum aus dem HV Batteriepack mat Hëllef vun engem Widderstand. Dëst gëtt gemaach fir de Kondensator lues ze laden ier den HV System voll operationell gëtt.
Zousätzlech gesi mir sechs High-Power Transistoren. Dëst sinn d'IGBTs déi den Elektromotor kontrolléieren. D'IGBTs gi vun der Kontroll Eenheet kontrolléiert; dëst gëtt als "IGBT Chauffer" bezeechent. Riets gesi mer den Stator mat dräi Spielen (U, V a W) faarweg blo a rout. Am Zentrum vum Stator ass de Rotor deen duerch Magnetismus a Bewegung gesat gëtt, kuckt de Paragraf iwwer den Elektromotor.
Déi Top Transistoren (T1, T3 an T5) schalten déi positiv Verbindunge vun der HV Batterie op d'Statorspiral wann d'Transistoren vun der Kontrolleenheet ageschalt ginn. Déi ënnescht Transistoren (T2, T4 an T6) féieren d'Massen un d'Negativ vun der Héichspannungsbatterie.
D'Paartverbindunge vun den IGBTs, déi momentan kontrolléiert ginn, ginn gréng gewisen. Mat engem Synchronmotor "liest" d'Kontrolleenheet d'Positioun vum Motor Rotor Positioun Sensor fir ze bestëmmen wéi eng IGBT et kontrolléiere soll. De Rotorpositiounssensor gëtt och a genannt ze léisen opgeruff.
1. Kontrolléiert IGBTs:
- T1: plus (100% kontrolléiert);
- T2: Mass (50% ugedriwwen);
- T6: Mass (50% ugedriwwen).
2. Kontrolléiert IGBTs:
- T1: plus (50% kontrolléiert);
- T3: plus (50% kontrolléiert);
- T2: Mass (100% ugedriwwen).
De Rotor dréit als Resultat vum Magnéitfeld dat geännert huet.
3. Kontrolléiert IGBTs:
- T3: plus (100% kontrolléiert);
- T2: Mass (50% ugedriwwen);
- T4: Mass (50% ugedriwwen).
De Rotor dréit als Resultat vum Magnéitfeld dat geännert huet.
4. Kontrolléiert IGBTs:
- T3: plus (50% kontrolléiert);
- T5: plus (50% kontrolléiert);
- T4: Mass (100% ugedriwwen).
De Rotor dréit als Resultat vum Magnéitfeld dat geännert huet.
5. Kontrolléiert IGBTs:
- T5: plus (100% kontrolléiert);
- T4: Mass (50% ugedriwwen);
- T6: Mass (50% ugedriwwen).
De Rotor dréit als Resultat vum Magnéitfeld dat geännert huet.
6. Kontrolléiert IGBTs:
- T1: plus (50% kontrolléiert);
- T5: plus (50% kontrolléiert);
- T6: Mass (100% ugedriwwen).
De Rotor dréit als Resultat vum Magnéitfeld dat geännert huet.
7. Kontrolléiert IGBTs:
- T1: plus (100% kontrolléiert);
- T2: Mass (50% ugedriwwen);
- T6: Mass (50% ugedriwwen).
De Rotor huet elo 360 Grad (1 Vollrotatioun) gedréint vun der Situatioun an der Situatioun 1. Den Zyklus mat Transistorkreesser widderhëlt sech erëm.
Den Inverter konvertéiert d'DC Spannung vun der HV Batterie an eng 1-Phas sinusoidal alternéierend Spannung. Déi dräi Biller hei ënnen weisen:
- Lénks: Luede der coil;
- Mëtt: d'Entladung vun der Spule;
- Riets: Spule Opluedstatiounen an Offlossquantitéit Curve.
Mir erreechen d'Ladung an d'Entladung vun der Spule andeems d'Basis vum Transistor mat enger Quadratwellespannung dreift. Wann d'Spule entlaascht ass, fällt d'Magnéitfeld an d'Induktiounsspannung entsteet e kuerzliewege Induktiounsstroum. D'Läschdiode suergt fir datt d'Spule entléisst.
D'1-Phas sinusoidal Form gëtt kritt andeems de Flichtzyklus geännert gëtt, mat deem den Transistor konduktiv gëtt. De folgenden Text ass iwwer d'Biller hei drënner.
- Lénks: bei dëser Frequenz kann d'Spule net genuch laden an eng Moyennespannung entsteet;
- Riets: den Duty Cycle gëtt vum IGBT Controller ugepasst. D'Laden an d'Entladungszäit bestëmmen d'Quantitéit vum Stroum duerch d'Spule.
D'IGBTs am Inverter ginn kontinuéierlech an an ausgeschalt. De Verhältnis tëscht Schalten an Ausschalten fënnt no enger PWM Kontroll statt. Wat méi breet d'Impulser (méi héije Flichtzyklus), dest méi grouss ass de Stroum deen duerch d'Spule fléisst an dofir dest méi staark den Elektromotor. Den duerchschnëttleche Stroum gëtt vun der schwaarzer Sinuswell ugewisen. Déi folgend Figur weist dräi sinusoidal Kontroll Signaler:
- Blo: héich Kontroll. Den Duty Cycle ass héich. De Stroum gëtt maximal.
- Gréng: Moyenne Kontroll. Den Duty Cycle Prozentsaz ass manner wéi mat héijer Kontroll. De Stroum ass also méi niddereg.
- Rot: niddereg Kontroll. Nach eng Kéier ass den Duty Cycle Prozentsaz erofgaang. Déi aktuell Intensitéit ass am Verglach zu der maximaler Kontroll halbéiert ginn.
D'Sinuswelle ass positiv fir eng hallef Period an negativ fir déi aner Halschent. D'IGBTs am DC-AC Inverter sinn esou ugeschloss datt eng Direktspannung (DC) an eng Ofwiesselungsspannung (AC) ëmgewandelt gëtt. D'Richtung vum Stroum duerch d'Statorspiralen gëtt periodesch ëmgedréit.
Erhéijung vun der Zuel vun sinusoids pro Unitéit Zäit vergréissert der Rotor Vitesse.
Déi folgend Animatioun weist d'Kontroll vum Inverter. Ënnert dem Inverter kënnt Dir den Zäitverlaf vun dräi Phasen gesinn. De Rotor rotéiert zwee voll Revolutiounen (360 Grad) an der Animatioun. All Rotatioun ass a sechs Zäit Unitéiten ënnerdeelt (1 ze 6). Drënner gesitt Dir faarweg Baren:
- Donkelblo: T1
- Gréng: T2
- Liicht blo: T3
- Orange: T4
- Rosa: T5
- Rot: T6
Mir konzentréieren eis op déi éischt Halschent Revolutioun vum Passage vun der Zäit:
- Vun 0 bis 180 Grad dréit den Rotor eng hallef Revolutioun. IGBT T1 gouf während dëser Period kontrolléiert.
- Tëscht 0 an 60 Grad waren nieft T1 och T5 an T6 aktiv.
- T1 schalt de plus, T5 an T6 Buedem. All Transistor hat säin eegene Flichtzyklus, variéiert tëscht 50 an 100%.
- Bei 60 Grad iwwerhëlt den T2 vum T5: déi aktuell Richtung an der Spule gëtt ëmgedréint.
- Dee Moment gëtt et Ofwiesselungsspannung: well d'Stroumrichtung geännert huet, ass d'Stromintensitéit negativ.
Fir déi richteg Spule am AC Synchronen Elektromotor mam Inverter ze kontrolléieren, kuckt den Inverter d'Signal vun der ze léisen. De Resolver registréiert d'Positioun vum Rotor souwuel beim Stillen wéi beim Rotéieren.
Regenerativ Bremsen:
Beim Bremsen vum Motor gëtt den Elektromotor als Generator (Dynamo) benotzt. D'kinetesch Energie vum Gefier gëtt an elektresch Energie ëmgewandelt: d'Batterie gëtt gelueden.
D'IGBT sinn während der regenerativer Bremsen ausgeschalt: de Chauffer kontrolléiert se net. D'Rectifizéierungsdioden tëscht der Quell an Drain vun den IGBTs funktionnéieren als Gläichretter fir d'AC Spannung vum Motor an DC Spannung fir d'Batterie ze konvertéieren.
Voll elektresch an Hybrid Gefierer, zousätzlech zu der Optioun vun elektresche Bremsen, hunn och e konventionell, hydraulesch Brems- System mat Brems- a Brems- discs ze bremsen. Déi verschidden Techniken a Kontrollprinzipien kënnen op der Säit fonnt ginn: Bremsen vun elektresche Gefierer.
