Konverteris

Temos:

Įvadas
HV sistemos apžvalga
Konverterio veikimas
Padidinimo konverteris

Įvadas:
Keitiklius randame hibridinėse ir visiškai elektrinėse transporto priemonėse. Konverteris aukštą nuolatinę įtampą paverčia žema nuolatine įtampa. Todėl šį komponentą vadiname DC-DC keitikliu. Aukštos įtampos akumuliatoriaus 200–600 voltų aukšta įtampa (priklausomai nuo transporto priemonės) keitiklyje konvertuojama į 14 voltų nuolatinės srovės įtampą, skirtą integruotam akumuliatoriui. Elektriniai komponentai viduje ir išorėje (pvz., apšvietimas, radijas, durų spynos, elektriniai langų varikliai ir kt.). iš šios baterijos tiekiama įtampa ir srovė.

Konverteris yra įmontuotas į transporto priemonę kaip atskiras aukštos įtampos komponentas. Aukštos įtampos kabelio jungtį galima atpažinti pagal oranžinį plastikinį dangtelį.

Keitiklį sudaro dvi ritės, tarp kurių yra minkšta geležinė šerdis. Ritėmis teka didelė srovė. Dėl šilumos vystymosi keitiklis yra prijungtas prie aušinimo sistemos. Cirkuliuojantis aušinimo skystis sugeria šilumą ir perduoda ją radiatoriui.

HV sistemos apžvalga:
Aukštos įtampos akumuliatoriaus aukšta įtampa siunčiama į inverteris diriguoja. Konvertavimas iš nuolatinės srovės į kintamąją vyksta keitiklyje (įtampa keičiasi iš nuolatinės srovės į kintamąją įtampą). Aukštos įtampos elektros variklis (sinchroninis arba asinchroninis) įjungiamas naudojant šią kintamąją įtampą.

HV baterija taip pat maitina DC-DCKonverteris kuri paverčia aukštą įtampą į borto įtampą nuo 12 iki 14 voltų.

Toliau pateiktame paveikslėlyje schematiškai pavaizduoti HV sistemos komponentai.

Konverterio veikimas:
Konverteris montuojamas tarp HV akumuliatoriaus ir 12 voltų įtaisyto akumuliatoriaus. Toliau pateiktame paveikslėlyje komponentai rodomi iš kairės į dešinę:

12 voltų borto akumuliatorius;
kondensatorius (elco);
slopinimo ritė (aukšto dažnio smailėms filtruoti);
diodai (lygintuvai);
transformatorius su galvaniškai izoliuotomis ritėmis;
H-tiltas su keturiais tranzistoriais;
HV baterija

Aukštos įtampos perkėlimas į 14 voltų vyksta per ritės indukciją. Ryšys tarp žemos ir aukštos įtampos sistemų yra galvaniškai izoliuotas: tai reiškia, kad tarp dviejų sistemų nėra laidžios jungties.

De įeinantys ritė (N2, HV pusė) suteikia kintamąjį magnetinį lauką minkštoje geležies šerdyje. The Išeinantis ritė (N1, 14 voltų pusė) yra kintamajame magnetiniame lauke. Tai sukuria įtampą.

HV sistemos ECU įjungia tranzistorius T2 ir T3 (žr. tolesnį paveikslą). Taigi tranzistorius T2 sujungia aukštosios įtampos akumuliatoriaus teigiamą tašką su pirminės ritės apačia. Srovė išeina iš viršaus per ritę ir per tranzistorių T3 teka atgal į HV akumuliatoriaus neigiamą pusę.

Pirminė srovė transformatoriuje sukelia magnetinį lauką, kuris generuoja įtampą antrinėje ritėje. Generuojamas magnetinis laukas ir dėl to įtampa antrinėje ritėje yra mažesnė nei pirminėje. Kairysis akumuliatorius ir kondensatorius įkraunami maždaug 14,4 volto nuolatine įtampa.

Transformatorius veikia tik esant kintamajai įtampai. Kadangi baterijos tiekia tik nuolatinę įtampą, įjungiant ir išjungiant tranzistorius sukuriamas įvairus magnetinis laukas.

Dėl šios priežasties tranzistoriai T2 ir T3 išsijungia, o po to iškart įsijungia T1 ir T4. Srovė pirminėje ritėje dabar teka priešinga kryptimi (iš viršaus į apačią). Dėl to transformatoriuje sukuriamas priešingas magnetinis laukas, taigi ir priešinga įtampa antrinėje ritėje. Taip pat šioje situacijoje akumuliatoriaus ir kondensatoriaus įkrovimo įtampa yra apie 14,4 volto.

Pavyzdys:

kintamosios srovės įtampa: 201,6 voltai;
N1: 210 apsisukimų, R = 27,095 Ω ;
N2: 15 apsisukimų, R = 0,138 Ω;
Apvijos santykis (i) = N1 : N2 = 210:15 = 14;
AC out = AC in: i = 201,6 : 14 = 14,4 voltai;
P in = U^2 : R = 201,6^2 : 27,095 = 1500 vatų;
P out (be nuostolių) = U^2 : R = 14,4 : 0,138 = 1500 vatų;
Efektyvumas = 90%;
P out (faktinis) = P out * efektyvumas = 1500 * 0,9 = 1350 vatų;
Akumuliatoriaus srovė (I) = P : U = 1350 : 14,4 = 93,75 Amperai.

Padidinimo keitiklis:
Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta sistemos apžvalga, įskaitant padidinimo keitiklį ir inverteris automobilio Toyota Prius.

201,6 voltų akumuliatoriaus įtampa padidinimo keitiklyje konvertuojama į 650 voltų nuolatinę įtampą. Indukcinei įtampai generuoti naudojama ritė ir du IGBT (tranzistoriai). Reaktoriaus ritė rodoma padidinimo keitiklyje tarp kondensatoriaus (kairėje) ir IGBT T1 ir T2. Nuolat varant/nevarant tranzistorius, reaktoriaus ritėje susidaro indukcinė įtampa, dėl kurios kondensatorius įkraunamas.
Diodas užtikrina, kad įkrovimo įtampa didėtų tol, kol įtampa pasieks 650 voltų.

Susiję puslapiai: