Converter

Emner:

introduksjon
Oversikt over HV-anlegget
Drift av omformeren
Boost-konverter

Forord:
Vi finner omformere i hybrid- og helelektriske kjøretøy. Omformeren konverterer en høy likespenning til en lav likespenning. Vi kaller derfor denne komponenten en DC-DC omformer. Høyspenningen fra HV-batteriet på 200 til 600 volt (avhengig av kjøretøy) konverteres i omformeren til 14 volt likestrøm for innebygd batteri. De elektriske komponentene i interiør og eksteriør (som belysning, radio, dørlåser, elektriske vindusmotorer, etc.). forsynes med spenning og strøm fra dette batteriet.

Omformeren er innebygd i kjøretøyet som sin egen høyspenningskomponent. Tilkoblingen for høyspentkabelen kan gjenkjennes på den oransje plasthetten.

Omformeren inneholder to spoler med en myk jernkjerne mellom seg. Det går en høy strøm gjennom spolene. På grunn av varmeutviklingen er omformeren koblet til kjølesystemet. Den sirkulerende kjølevæsken absorberer varmen og overfører den til radiatoren.

Oversikt over HV-systemet:
Høyspenningen fra HV-batteriet sendes til omvendt gjennomfører. Konverteringen fra DC til AC skjer i omformeren (spenningen inverterer fra DC til AC spenning). HV-elektromotoren (synkron eller asynkron) settes i bevegelse med denne vekselspenningen.

HV-batteriet driver også DC-DCKalkulator som konverterer høyspenningen til en innebygd spenning på 12 til 14 volt.

Følgende figur viser komponentene i HV-systemet skjematisk.

Drift av omformeren:
Omformeren er montert mellom HV-batteriet og 12 volts innebygde batteri. Følgende bilde viser komponentene fra venstre mot høyre:

12 volt innebygd batteri;
kondensator (elco);
undertrykkelsesspole (for å filtrere høyfrekvente topper);
dioder (likerettere);
transformator med galvanisk isolerte spoler;
H-bro med fire transistorer;
HV batteri

Overføringen av høyspenning til 14 volt skjer gjennom induksjon av spoler. Forbindelsen mellom lav- og høyspenningssystemene er galvanisk isolert: dette betyr at det ikke er noen ledende forbindelse mellom de to systemene.

De innkommende spole (N2, HV side) gir et vekslende magnetfelt i den myke jernkjernen. De Utgående spole (N1, 14-volts side) er i et vekslende magnetfelt. Dette skaper spenning.

ECU-en til HV-systemet slår på transistorene T2 og T3 (se følgende figur). Transistor T2 kobler dermed det positive til HV-batteriet til bunnen av primærspolen. Strømmen forlater toppen via spolen og går tilbake til det negative på HV-batteriet via transistoren T3.

Primærstrømmen forårsaker et magnetfelt i transformatoren, som genererer en spenning i sekundærspolen. Det genererte magnetfeltet og dermed spenningen er lavere i sekundærspolen enn i primærspolen. Det venstre batteriet og kondensatoren lades med en likespenning på rundt 14,4 volt.

Transformatoren fungerer kun med vekselspenninger. Fordi batterier kun leverer likespenning, skapes et varierende magnetfelt ved å slå transistorer av og på.

Av denne grunn slår transistorene T2 og T3 seg av, hvoretter T1 og T4 slås på umiddelbart. Strømmen i primærspolen går nå i motsatt retning (fra topp til bunn). Som et resultat genereres et motsatt magnetfelt i transformatoren og derfor også en motsatt spenning i sekundærspolen. Også i denne situasjonen er ladespenningen til batteriet og kondensatoren rundt 14,4 volt.

Eksempel:

AC inn: 201,6 volt;
N1: 210 omdreininger, R = 27,095 Ω;
N2: 15 omdreininger, R = 0,138 Ω;
Vikleforhold (i) = N1 : N2 = 210:15 = 14;
AC ut = AC inn : i = 201,6 : 14 = 14,4 volt;
P in = U^2: R = 201,6^2: 27,095 = 1500 Watt;
P ut (tapfri) = U^2 : R = 14,4 : 0,138 = 1500 Watt;
Effektivitet = 90 %;
P ut (faktisk) = P ut * effektivitet = 1500 * 0,9 = 1350 Watt;
Batteristrøm (I) = P : U = 1350 : 14,4 = 93,75 Ampere.

Boost-konverter:
Bildet nedenfor viser en systemoversikt inkludert boost-omformeren og omvendt av en Toyota Prius.

Batterispenningen på 201,6 volt gjøres om til en likespenning på 650 volt i boost-omformeren. En spole og to IGBT-er (transistorer) brukes til å generere en induksjonsspenning. Reaktorspolen er vist i boost-omformeren mellom kondensatoren (venstre) og IGBT-ene T1 og T2. Ved kontinuerlig å drive/ikke drive transistorene genereres det en induksjonsspenning i reaktorspolen som lader kondensatoren.
Dioden sørger for at ladespenningen øker til spenningen når 650 volt.

Relaterte sider: