inverter

Temos:

Įvadas
inverter
Regeneracinis stabdymas

Įvadas:
Elektriniai varikliai transporto priemonėse su visiškai elektrine arba hibridine varomoji jėga veikia su kintamąja srove (AC). Energija elektros varikliui tiekiama ne tiesiogiai iš akumuliatoriaus, nes jis tiekia tik nuolatinę įtampą (DC). Nuolatinė įtampa iš akumuliatoriaus tiekiama į inverteris konvertuojami į kintamąją elektros variklio įtampą.

Be to, randame keitikliai kurie paverčia žemą nuolatinę įtampą aukštesne įtampa (padidėjimo keitiklis). Akumuliatoriaus įtampą galima „padidinti“ elektros varikliui (650 voltų) arba sumažinti, kad būtų įkrautas borto akumuliatoriaus akumuliatorius (14 voltų). Keitiklis taip pat naudojamas perjungti iš aukštos įtampos į žemą įtampą, pavyzdžiui, tiekti vidaus aksesuarams 12 arba 24 voltų įtampą (keleivinės ar sunkiosios komercinės transporto priemonės). Spustelėkite čia, kad pamatytumėte puslapį apie keitiklį.

Toliau pateiktame paveikslėlyje pavaizduotas Tesla Model S: keitiklio vidus ir vadinamojo „pavaros bloko“, kuriame keitiklis, transmisija ir elektros variklis yra sujungtame bloke prie galinės pakabos, apžvalga.

Inverteris:
Skilties „Boost converter“ paveikslėlyje parodyta apžvalga su padidinimo keitikliu, keitikliu su dvylika IGBT ir dviem elektros varikliais (MG1 ir MG2).

Apatinėse septyniose diagramose parodytas tranzistorių valdymas ir srovės kryptis į ir iš statoriaus ritės. Padidinimo keitiklis ir IGBT + MG2 patogumo dėlei praleisti. Mes matome jį diagramos kairėje HV baterijų paketas; tai aukštos įtampos akumuliatorius, kuriame saugoma maždaug 200–800 voltų įtampa. Baterijos dešinėje matome kondensatorių. Suaktyvinus HV sistemą, HV apsaugos sistema iš pradžių varža reguliuoja ribotą srovę iš HV akumuliatoriaus bloko. Tai daroma norint lėtai įkrauti kondensatorių, kol HV sistema pradės veikti visiškai.

Be to, matome šešis didelės galios tranzistorius. Tai yra IGBT, valdantys elektros variklį. IGBT valdo valdymo blokas; tai nurodyta kaip „IGBT vairuotojas“. Dešinėje matome statorių su trimis ritėmis (U, V ir W), kurios yra mėlynos ir raudonos spalvos. Statoriaus centre yra rotorius, kurį paleidžia magnetizmas, žr. pastraipą apie elektros variklį.

Viršutiniai tranzistoriai (T1, T3 ir T5) perjungia teigiamas jungtis iš aukšto įtampos akumuliatoriaus į statoriaus ritę, kai tranzistorius įjungia valdymo blokas. Apatiniai tranzistoriai (T2, T4 ir T6) nukreipia mases į aukštos įtampos akumuliatoriaus neigiamą pusę.

Šiuo metu valdomų IGBT vartų jungtys rodomos žaliai. Su sinchroniniu varikliu valdymo blokas „skaito“ variklio padėtį rotoriaus padėties jutiklis nustatyti, kurį IGBT ji turėtų valdyti. Rotoriaus padėties jutiklis taip pat vadinamas a Resolverio vadinamas.

1. Valdomi IGBT:

T1: pliusas (100 % valdomas);
T2: masė (50 % varoma);
T6: masė (50 % važiuojama).

2. Valdomi IGBT:

T1: pliusas (50 % valdomas);
T3: pliusas (50 % valdomas);
T2: masė (100 % važiuojama).

Rotorius sukasi dėl pasikeitusio magnetinio lauko.

3. Valdomi IGBT:

T3: pliusas (100 % valdomas);
T2: masė (50 % varoma);
T4: masė (50 % važiuojama).

Rotorius sukasi dėl pasikeitusio magnetinio lauko.

4. Valdomi IGBT:

T3: pliusas (50 % valdomas);
T5: pliusas (50 % valdomas);
T4: masė (100 % važiuojama).

Rotorius sukasi dėl pasikeitusio magnetinio lauko.

5. Valdomi IGBT:

T5: pliusas (100 % valdomas);
T4: masė (50 % varoma);
T6: masė (50 % važiuojama).

Rotorius sukasi dėl pasikeitusio magnetinio lauko.

6. Kontroliuojamas IGBT:

T1: pliusas (50 % valdomas);
T5: pliusas (50 % valdomas);
T6: masė (100 % važiuojama).

Rotorius sukasi dėl pasikeitusio magnetinio lauko.

7. Kontroliuojamas IGBT:

T1: pliusas (100 % valdomas);
T2: masė (50 % varoma);
T6: masė (50 % važiuojama).

Rotorius dabar pasisuko 360 laipsnių (1 pilnas apsisukimas) nuo 1 situacijos. Ciklas su tranzistorių grandinėmis kartojasi dar kartą.

Inverteris konvertuoja nuolatinės srovės įtampą iš HV akumuliatoriaus į 1 fazę sinusoidinę kintamąją įtampą. Toliau pateikiami trys vaizdai:

Kairėje: ritės pakrovimas;
Vidurys: ritės iškrovimas;
Dešinėje: ritės įkrovimo ir iškrovimo kreivė.

Ritės įkrovimą ir iškrovimą pasiekiame varydami tranzistoriaus pagrindą kvadratinės bangos įtampa. Kai ritė išsikrauna, magnetinis laukas krenta ir indukcijos įtampa sukuria trumpalaikę indukcinę srovę. Gesinimo diodas užtikrina ritės išsikrovimą.

1 fazės sinusoidinė forma gaunama pakeitus darbo ciklą, su kuriuo tranzistorius tampa laidus. Šis tekstas yra apie toliau pateiktus vaizdus.

Kairėje: tokiu dažniu ritė negali pakankamai įkrauti ir susidaro vidutinė įtampa;
Dešinėje: darbo ciklą reguliuoja IGBT valdiklis. Įkrovimo ir iškrovimo laikas lemia srovės kiekį per ritę.

Inverterio IGBT yra nuolat įjungiami ir išjungiami. Įjungimo ir išjungimo santykis vyksta pagal PWM valdiklį. Kuo platesni impulsai (didesnis darbo ciklas), tuo didesnė srovė teka per ritę, todėl elektros variklis yra galingesnis. Vidutinė srovė rodoma juoda sinusine banga. Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyti trys sinusoidiniai valdymo signalai:

Mėlyna: aukštas valdymas. Darbo ciklas yra didelis. Srovė tampa maksimali.
Žalia: vidutinė kontrolė. Darbo ciklo procentas yra mažesnis nei naudojant aukštą valdymą. Todėl srovė yra mažesnė.
Raudona: žemas valdymas. Darbo ciklo procentas vėl sumažėjo. Srovės intensyvumas buvo sumažintas perpus, palyginti su maksimalia kontrole.

Sinuso banga pusę laikotarpio yra teigiama, o kitą pusę – neigiama. IGBT DC-AC keitiklyje yra prijungti taip, kad nuolatinė įtampa (DC) paverčiama kintama įtampa (AC). Srovės kryptis per statoriaus rites periodiškai keičiama.

Sinusinio signalo dažnis lemia elektros variklio greitį:
padidinus sinusoidų skaičių per laiko vienetą, didėja rotoriaus greitis.

Šioje animacijoje parodytas keitiklio valdymas. Po keitikliu galite matyti trijų fazių laiko eigą. Rotorius animacijoje sukasi du pilnus apsisukimus (360 laipsnių). Kiekvienas sukimasis yra padalintas į šešis laiko vienetus (nuo 1 iki 6). Žemiau pamatysite spalvotas juostas:

Tamsiai mėlyna: T1
Žalia: T2
Šviesiai mėlyna: T3
Oranžinė: T4
Rožinė: T5
Raudona: T6

Mes sutelkiame dėmesį į pirmosios pusės laiko tėkmės revoliuciją:

Nuo 0 iki 180 laipsnių rotorius sukasi pusę apsisukimo. Per šį laikotarpį buvo kontroliuojamas IGBT T1.
Nuo 0 iki 60 laipsnių, be T1, taip pat buvo aktyvūs T5 ir T6.
T1 perjungia pliusą, T5 ir T6 įžeminimą. Kiekvienas tranzistorius turėjo savo darbo ciklą, kuris svyravo nuo 50 iki 100%.
60 laipsnių kampu T2 perima T5: srovės kryptis ritėje yra atvirkštinė.
Tuo momentu yra kintamoji įtampa: kadangi pasikeitė srovės kryptis, srovės stiprumas yra neigiamas.

Norėdami valdyti teisingas kintamosios srovės sinchroninio elektros variklio rites su keitikliu, keitiklis žiūri į signalą iš Resolverio. Rezolveris registruoja rotoriaus padėtį tiek stovint, tiek sukantis.

Regeneracinis stabdymas:
Stabdant variklį, elektros variklis naudojamas kaip generatorius (dinamo). Transporto priemonės kinetinė energija paverčiama elektros energija: akumuliatorius įkraunamas.

Regeneracinio stabdymo metu IGBT išjungiami: vairuotojas jų nevaldo. Lyginimo diodai tarp IGBT šaltinio ir nutekėjimo veikia kaip lygintuvas, paverčiantis variklio kintamosios srovės įtampą į akumuliatoriaus nuolatinę įtampą.

Visiškai elektrinės ir hibridinės transporto priemonės, be elektrinio stabdymo galimybės, taip pat turi įprastą hidraulinę stabdžių sistemą, skirtą stabdyti stabdžių trinkelėmis ir stabdžių diskais. Įvairius metodus ir valdymo principus galite rasti puslapyje: elektromobilių stabdymas.

Zie ok: