Tópicos:
- Introdução
- Visão geral do sistema HV
- Operação do conversor
- Conversor de impulso
Introdução:
Encontramos conversores em veículos híbridos e totalmente elétricos. O conversor converte uma alta tensão CC em uma baixa tensão CC. Portanto, chamamos este componente de conversor DC-DC. A alta tensão da bateria HV de 200 a 600 volts (dependendo do veículo) é convertida no conversor em 14 volts DC para a bateria de bordo. Os componentes eléctricos no interior e exterior (como iluminação, rádio, fechaduras, motores eléctricos de vidros, etc.). são alimentados com tensão e corrente por esta bateria.
O conversor está integrado no veículo como um componente próprio de alta tensão. A conexão do cabo de alta tensão pode ser reconhecida pela tampa plástica laranja.
O conversor contém duas bobinas com um núcleo de ferro macio entre elas. Uma alta corrente flui pelas bobinas. Devido ao desenvolvimento de calor, o conversor está conectado ao sistema de refrigeração. O refrigerante circulante absorve o calor e o transfere para o radiador.
Visão geral do sistema HV:
A alta tensão da bateria HV é enviada para o inversor conduz. A conversão de CC para CA ocorre no inversor (a tensão inverte de CC para CA). O motor elétrico de alta tensão (síncrono ou assíncrono) é acionado com esta tensão alternada.
A bateria HV também alimenta o DC-DCconversor que converte a alta tensão em uma tensão interna de 12 a 14 volts.
A figura a seguir mostra esquematicamente os componentes do sistema HV.
Operação do conversor:
O conversor é montado entre a bateria HV e a bateria interna de 12 volts. A imagem a seguir mostra os componentes da esquerda para a direita:
- Bateria interna de 12 volts;
- capacitor (elco);
- bobina de supressão (para filtrar picos de alta frequência);
- diodos (retificadores);
- transformador com bobinas isoladas galvanicamente;
- Ponte H com quatro transistores;
- Bateria de alta tensão
A transferência de alta tensão para 14 volts ocorre através da indução de bobinas. A ligação entre os sistemas de baixa e alta tensão é isolada galvanicamente: isto significa que não existe ligação condutora entre os dois sistemas.
De entrada bobina (N2, lado HV) fornece um campo magnético alternado no núcleo de ferro macio. O Extrovertido bobina (N1, lado de 14 volts) está em um campo magnético alternado. Isso cria tensão.
A ECU do sistema HV liga os transistores T2 e T3 (veja a figura a seguir). O transistor T2 conecta assim o positivo da bateria HV à parte inferior da bobina primária. A corrente sai do topo através da bobina e flui de volta para o negativo da bateria HV através do transistor T3.
A corrente primária provoca um campo magnético no transformador, que gera uma tensão na bobina secundária. O campo magnético gerado e, portanto, a tensão são mais baixos na bobina secundária do que na bobina primária. A bateria esquerda e o capacitor são carregados com uma tensão CC de cerca de 14,4 volts.
O transformador só funciona com tensões alternadas. Como as baterias fornecem apenas uma tensão contínua, um campo magnético variável é criado ao ligar e desligar os transistores.
Por esta razão, os transistores T2 e T3 são desligados, após o que T1 e T4 são ligados imediatamente. A corrente na bobina primária agora flui na direção oposta (de cima para baixo). Como resultado, um campo magnético oposto é gerado no transformador e, portanto, também uma tensão oposta na bobina secundária. Também nesta situação, a tensão de carga da bateria e do capacitor fica em torno de 14,4 volts.
Exemplo:
- Entrada CA: 201,6 volts;
- N1: 210 voltas, R = 27,095 Ω;
- N2: 15 voltas, R = 0,138 Ω;
- Relação de enrolamento (i) = N1: N2 = 210:15 = 14;
- Saída CA = entrada CA: i = 201,6: 14 = 14,4 volts;
- P in = U ^ 2: R = 201,6 ^ 2: 27,095 = 1500 Watts;
- P saída (sem perdas) = U ^ 2: R = 14,4: 0,138 = 1500 Watt;
- Eficiência = 90%;
- P out (real) = P out * eficiência = 1500 * 0,9 = 1350 Watt;
- Corrente da bateria (I) = P: U = 1350: 14,4 = 93,75 Amperes.
Conversor de impulso:
A imagem abaixo mostra uma visão geral do sistema, incluindo o conversor boost e o inversor de um Toyota Prius.
A tensão da bateria de 201,6 volts é convertida em uma tensão contínua de 650 volts no conversor boost. Uma bobina e dois IGBTs (transistores) são usados para gerar uma tensão de indução. A bobina do reator é mostrada no conversor boost entre o capacitor (esquerda) e os IGBTs T1 e T2. Ao acionar/não acionar continuamente os transistores, uma tensão de indução é gerada na bobina do reator, que carrega o capacitor.
O diodo garante que a tensão de carga aumente até atingir 650 volts.
Páginas relacionadas:
- Acionamento elétrico (Visão geral);
- Bateria de alta tensão;
- Inversor.
