Предметы:
- введение
- Инвертор
- Регенеративное торможение
Инлейдинг:
Электродвигатели в транспортных средствах с полностью электрической или гибридной силовой установкой работают на переменном токе (AC). Энергия для электродвигателя не поступает напрямую от аккумулятора, поскольку он подает только постоянное напряжение (DC). Постоянное напряжение от аккумулятора подается в инвертор преобразуется в переменное напряжение для электродвигателя.
Кроме того, мы находим Преобразователи которые превращают низкое постоянное напряжение в более высокое (повышающий преобразователь). Напряжение аккумуляторной батареи можно «повысить» для электродвигателя (650 Вольт) или понизить для зарядки бортовой аккумуляторной батареи (14 Вольт). Преобразователь также используется для переключения с высокого напряжения на низкое, например, для питания аксессуаров салона напряжением 12 или 24 В (легковые или тяжелые коммерческие автомобили). Нажмите здесь, чтобы перейти на страницу о конвертере.
На следующем изображении показана Tesla Model S: внутренняя часть инвертора и обзор так называемого «приводного блока», где инвертор, трансмиссия и электродвигатель расположены в совместном блоке на задней подвеске.
Инвертор:
На изображении в разделе «Повышающий преобразователь» показан обзор повышающего преобразователя, инвертора с двенадцатью IGBT и двумя электродвигателями (MG1 и MG2).
Нижние семь диаграмм показывают управление транзисторами и направление тока к катушкам статора и от них. Повышающий преобразователь и IGBT + MG2 для удобства опущены. Мы видим это слева на схеме. Высоковольтный аккумуляторный блок; это высоковольтная батарея, в которой сохраняется напряжение примерно от 200 до 800 вольт. Справа от батареи видим конденсатор. Когда система высокого напряжения активирована, система защиты высокого напряжения сначала регулирует ограниченный ток аккумуляторной батареи гибридного автомобиля с помощью резистора. Это делается для медленной зарядки конденсатора до того, как высоковольтная система станет полностью работоспособной.
Кроме того, мы видим шесть мощных транзисторов. Это IGBT, которые управляют электродвигателем. IGBT управляются блоком управления; это обозначается как «драйвер IGBT». Справа мы видим статор с тремя катушками (U, V и W), окрашенными в синий и красный цвета. В центре статора находится ротор, который приводится в движение магнетизмом, см. параграф об электродвигателе.
Верхние транзисторы (Т1, Т3 и Т5) переключают положительные соединения от высоковольтной аккумуляторной батареи к катушкам статора при включении транзисторов блоком управления. Нижние транзисторы (Т2, Т4 и Т6) проводят массы к минусу высоковольтной батареи.
Соединения затворов управляемых в данный момент IGBT показаны зеленым цветом. При синхронном двигателе блок управления «считывает» положение двигателя. датчик положения ротора чтобы определить, каким IGBT он должен управлять. Датчик положения ротора еще называют распознаватель сказал.
1. Управляемые IGBT:
- Т1: плюс (100% контроль);
- T2: масса (50% управляемая);
- T6: масса (50% управляемая).
2. Управляемые IGBT:
- Т1: плюс (50% контроль);
- Т3: плюс (50% контроль);
- T2: масса (100% управляемая).
Ротор вращается в результате изменения магнитного поля.
3. Управляемые IGBT:
- Т3: плюс (100% контроль);
- T2: масса (50% управляемая);
- T4: масса (50% управляемая).
Ротор вращается в результате изменения магнитного поля.
4. Управляемые IGBT:
- Т3: плюс (50% контроль);
- Т5: плюс (50% контроль);
- T4: масса (100% управляемая).
Ротор вращается в результате изменения магнитного поля.
5. Управляемые IGBT:
- Т5: плюс (100% контроль);
- T4: масса (50% управляемая);
- T6: масса (50% управляемая).
Ротор вращается в результате изменения магнитного поля.
6. Контролируемый БТИЗ:
- Т1: плюс (50% контроль);
- Т5: плюс (50% контроль);
- T6: масса (100% управляемая).
Ротор вращается в результате изменения магнитного поля.
7. Контролируемый БТИЗ:
- Т1: плюс (100% контроль);
- T2: масса (50% управляемая);
- T6: масса (50% управляемая).
Ротор теперь повернулся на 360 градусов (1 полный оборот) от ситуации в ситуации 1. Цикл с транзисторными схемами повторяется снова.
Инвертор преобразует постоянное напряжение высоковольтной аккумуляторной батареи в однофазное синусоидальное переменное напряжение. На трех изображениях ниже показано:
- Слева: загрузка катушки;
- Середина: разрядка катушки;
- Справа: кривая зарядки и разрядки катушки.
Мы достигаем зарядки и разрядки катушки, возбуждая базу транзистора прямоугольным напряжением. Когда катушка разряжается, магнитное поле падает и индукционное напряжение создает кратковременный индукционный ток. Гасящий диод обеспечивает разряд катушки.
Однофазная синусоидальная форма получается за счет изменения рабочего цикла, при котором транзистор становится проводящим. Следующий текст посвящен изображениям ниже.
- Слева: на этой частоте катушка не может достаточно зарядиться и создается среднее напряжение;
- Справа: рабочий цикл регулируется контроллером IGBT. Время зарядки и разрядки определяет величину тока через катушку.
IGBT в инверторе постоянно включаются и выключаются. Соотношение между включением и выключением происходит в соответствии с ШИМ-управлением. Чем шире импульсы (выше рабочий цикл), тем больший ток протекает через катушку и, следовательно, тем мощнее электродвигатель. Средний ток обозначается черной синусоидой. На следующем рисунке показаны три синусоидальных сигнала управления:
- Синий: высокий контроль. Рабочий цикл высокий. Ток становится максимальным.
- Зеленый: средний контроль. Процент рабочего цикла ниже, чем при высоком контроле. Поэтому ток ниже.
- Красный: низкий контроль. Процент рабочего цикла снова упал. Интенсивность тока уменьшена вдвое по сравнению с максимальным контролем.
Синусоидальная волна положительна в течение половины периода и отрицательна в течение другой половины. IGBT в преобразователе постоянного тока подключены таким образом, что постоянное напряжение (DC) преобразуется в переменное напряжение (AC). Направление тока через обмотки статора периодически меняется на противоположное.
увеличение количества синусоид в единицу времени увеличивает скорость ротора.
Следующая анимация показывает управление инвертором. Под инвертором вы можете увидеть ход трех фаз. В анимации ротор совершает два полных оборота (360 градусов). Каждое вращение разделено на шесть единиц времени (от 1 до 6). Ниже вы увидите цветные полосы:
- Темно-синий: Т1
- Зеленый: Т2
- Голубой: T3
- Оранжевый: Т4
- Розовый: Т5
- Красный: Т6
Мы сосредоточимся на первой половине оборота времени:
- От 0 до 180 градусов ротор поворачивается на пол-оборота. В этот период контролировался IGBT T1.
- Между 0 и 60 градусами помимо Т1 также были активны Т5 и Т6.
- Т1 переключает плюс, Т5 и Т6 - землю. Каждый транзистор имел свой собственный рабочий цикл, варьирующийся от 50 до 100%.
- При угле 60 градусов Т2 берет верх над Т5: направление тока в катушке меняется на противоположное.
- В этот момент присутствует переменное напряжение: поскольку направление тока изменилось, сила тока становится отрицательной.
Для управления правильными катушками синхронного электродвигателя переменного тока с инвертором инвертор смотрит на сигнал с распознаватель. Резольвер регистрирует положение ротора как в неподвижном состоянии, так и во время вращения.
Регенеративное торможение:
При торможении двигателя электродвигатель используется как генератор (динамо). Кинетическая энергия автомобиля преобразуется в электрическую: аккумулятор заряжается.
IGBT отключаются во время рекуперативного торможения: водитель ими не управляет. Выпрямительные диоды между истоком и стоком IGBT работают как выпрямитель, преобразуя переменное напряжение двигателя в постоянное напряжение для батареи.
Полностью электрические и гибридные автомобили, помимо возможности электрического торможения, также имеют традиционную гидравлическую тормозную систему с тормозными колодками и тормозными дисками. С различными методами и принципами управления можно ознакомиться на странице: торможение электромобилей.
