Przedmioty:
- Wprowadzenie
- Przegląd systemu WN
- Działanie konwertera
- Wzmacniacz
Przedmowa:
Przetwornice znajdujemy w pojazdach hybrydowych i w pełni elektrycznych. Konwerter przekształca wysokie napięcie prądu stałego na niskie napięcie prądu stałego. Dlatego nazywamy ten komponent konwerterem DC-DC. Wysokie napięcie z akumulatora HV wynoszące od 200 do 600 V (w zależności od pojazdu) jest przetwarzane w konwerterze na napięcie stałe 14 V dla akumulatora pokładowego. Elementy elektryczne wewnątrz i na zewnątrz (takie jak oświetlenie, radio, zamki w drzwiach, elektryczne silniki szyb itp.). są zasilane napięciem i prądem przez ten akumulator.
Przetwornica jest wbudowana w pojazd jako samodzielny element wysokiego napięcia. Przyłącze kabla wysokiego napięcia można rozpoznać po pomarańczowej plastikowej nasadce.
Konwerter zawiera dwie cewki z rdzeniem z miękkiego żelaza pomiędzy nimi. Przez cewki przepływa duży prąd. Ze względu na wydzielanie ciepła konwerter jest podłączony do układu chłodzenia. Krążący płyn chłodzący pochłania ciepło i przekazuje je do chłodnicy.
Przegląd systemu WN:
Wysokie napięcie z akumulatora HV jest przesyłane do falownik prowadzi. Konwersja z DC na AC odbywa się w falowniku (napięcie odwraca się z DC na AC). Przy tym napięciu przemiennym wprawiany jest w ruch silnik elektryczny WN (synchroniczny lub asynchroniczny).
Akumulator HV zasila również DC-DCprzetwornik który przetwarza wysokie napięcie na napięcie pokładowe od 12 do 14 woltów.
Poniższy rysunek przedstawia schematycznie elementy systemu WN.
Działanie konwertera:
Przetwornicę montuje się pomiędzy akumulatorem HV a akumulatorem pokładowym 12 V. Poniższy obraz przedstawia komponenty od lewej do prawej:
- akumulator pokładowy 12 V;
- kondensator (elco);
- cewka tłumiąca (do filtrowania szczytów wysokiej częstotliwości);
- diody (prostowniki);
- transformator z cewkami izolowanymi galwanicznie;
- Mostek H z czterema tranzystorami;
- Akumulator wysokiego napięcia
Przeniesienie wysokiego napięcia na 14 woltów odbywa się poprzez indukcję cewek. Połączenie pomiędzy systemami niskiego i wysokiego napięcia jest izolowane galwanicznie: oznacza to, że pomiędzy obydwoma systemami nie ma połączenia przewodzącego.
De przychodzące cewka (N2, strona WN) wytwarza zmienne pole magnetyczne w rdzeniu z miękkiego żelaza. The Towarzyski cewka (N1, strona 14 V) znajduje się w zmiennym polu magnetycznym. To tworzy napięcie.
ECU układu WN włącza tranzystory T2 i T3 (patrz poniższy rysunek). Tranzystor T2 łączy w ten sposób biegun dodatni akumulatora HV z dolną częścią cewki pierwotnej. Prąd opuszcza górę przez cewkę i płynie z powrotem do minusu akumulatora HV poprzez tranzystor T3.
Prąd pierwotny wytwarza w transformatorze pole magnetyczne, które generuje napięcie w uzwojeniu wtórnym. Wytworzone pole magnetyczne, a co za tym idzie, napięcie są niższe w uzwojeniu wtórnym niż w uzwojeniu pierwotnym. Lewy akumulator i kondensator są ładowane napięciem stałym około 14,4 V.
Transformator działa tylko przy napięciu przemiennym. Ponieważ baterie dostarczają tylko napięcie stałe, poprzez włączanie i wyłączanie tranzystorów wytwarzane jest zmienne pole magnetyczne.
Z tego powodu tranzystory T2 i T3 wyłączają się, po czym natychmiast włączają się T1 i T4. Prąd w cewce pierwotnej płynie teraz w przeciwnym kierunku (od góry do dołu). W rezultacie w transformatorze generowane jest przeciwne pole magnetyczne, a co za tym idzie, także przeciwne napięcie w uzwojeniu wtórnym. Również w tej sytuacji napięcie ładowania akumulatora i kondensatora wynosi około 14,4 wolta.
Przykład:
- Wejście prądu przemiennego: 201,6 V;
- N1: 210 zwojów, R = 27,095 Ω;
- N2: 15 zwojów, R = 0,138 Ω;
- Stosunek uzwojenia (i) = N1: N2 = 210:15 = 14;
- Wyjście AC = wejście AC: i = 201,6: 14 = 14,4 V;
- P in = U^2: R = 201,6^2: 27,095 = 1500 W;
- P out (bezstratny) = U^2: R = 14,4: 0,138 = 1500 W;
- Wydajność = 90%;
- P out (rzeczywisty) = P out * wydajność = 1500 * 0,9 = 1350 W;
- Prąd akumulatora (I) = P: U = 1350: 14,4 = 93,75 amperów.
Wzmacniacz:
Poniższy obraz przedstawia przegląd systemu, w tym konwerter podwyższający i falownik z Toyoty Prius.
Napięcie akumulatora wynoszące 201,6 woltów jest przekształcane w konwerterze podwyższającym napięcie na napięcie stałe 650 woltów. Do generowania napięcia indukcyjnego wykorzystywana jest cewka i dwa tranzystory IGBT (tranzystory). Cewkę reaktora pokazano w przetwornicy podwyższającej napięcie pomiędzy kondensatorem (po lewej) a tranzystorami IGBT T1 i T2. W wyniku ciągłego napędzania/niesterowania tranzystorów w cewce reaktora generowane jest napięcie indukcyjne, powodujące ładowanie kondensatora.
Dioda zapewnia wzrost napięcia ładowania, aż napięcie osiągnie 650 woltów.
Powiązane strony:
- Napęd elektryczny (Przegląd);
- Akumulator wysokiego napięcia;
- Inwerter.
