Mga Paksa:
- Panimula
- inverter
- Regenerative braking
Panimula:
Ang mga de-kuryenteng motor sa mga sasakyang may ganap na electric o hybrid na propulsion ay gumagana sa alternating current (AC). Ang enerhiya para sa de-koryenteng motor ay hindi direktang nagmumula sa baterya, dahil nagbibigay lamang ito ng direktang boltahe (DC). Ang boltahe ng DC mula sa baterya ay ipinapasok sa reverse na-convert sa isang alternating boltahe para sa de-koryenteng motor.
Bilang karagdagan, nahanap namin mga converter na ginagawang mas mataas na boltahe ang mababang boltahe ng DC (boost converter). Ang boltahe ng baterya ay maaaring "palakasin" para sa de-koryenteng motor (650 volts), o ibaba upang ma-charge ang on-board na baterya ng baterya (14 volts). Ginagamit din ang converter upang lumipat mula sa mataas na boltahe patungo sa mababang boltahe, halimbawa upang matustusan ang mga interior accessories na may boltahe na 12 o 24 volts (pasahero o mabibigat na komersyal na sasakyan). Mag-click dito para sa pahina tungkol sa converter.
Ang sumusunod na larawan ay ng Tesla Model S: ang interior ng inverter at isang pangkalahatang-ideya ng tinatawag na "drive unit" kung saan ang inverter, transmission at electric motor ay matatagpuan sa isang magkasanib na unit sa likurang suspensyon.
Baliktarin:
Ipinapakita ng larawan sa seksyong "Boost converter" ang pangkalahatang-ideya na may boost converter, ang inverter na may labindalawang IGBT at dalawang de-koryenteng motor (MG1 at MG2).
Ang ibabang pitong diagram ay nagpapakita ng kontrol ng mga transistors at ang kasalukuyang direksyon papunta at mula sa stator coils. Ang boost converter at ang IGBTs + MG2 ay tinanggal para sa kaginhawahan. Nakikita natin ito sa kaliwa sa diagram HV battery pack; ito ang high-voltage na baterya kung saan nakaimbak ang boltahe na humigit-kumulang 200 hanggang 800 volts. Sa kanan ng baterya ay nakikita namin ang isang kapasitor. Kapag ang HV system ay isinaaktibo, ang sistema ng proteksyon ng HV sa simula ay kinokontrol ang isang limitadong kasalukuyang mula sa HV battery pack sa pamamagitan ng isang risistor. Ginagawa ito upang mabagal na singilin ang kapasitor bago maging ganap na gumagana ang HV system.
Bilang karagdagan, nakikita namin ang anim na high-power transistor. Ito ang mga IGBT na kumokontrol sa de-kuryenteng motor. Ang mga IGBT ay kinokontrol ng control unit; ito ay ipinahiwatig bilang "IGBT driver". Sa kanan ay makikita natin ang stator na may tatlong coils (U, V at W) na kulay asul at pula. Sa gitna ng stator ay ang rotor na naka-set sa paggalaw sa pamamagitan ng magnetism, tingnan ang talata tungkol sa electric motor.
Ang mga nangungunang transistor (T1, T3 at T5) ay inililipat ang mga positibong koneksyon mula sa HV na baterya patungo sa mga stator coils kapag ang mga transistor ay naka-on ng control unit. Ang ilalim na mga transistor (T2, T4 at T6) ay nagsasagawa ng mga masa sa negatibo ng mataas na boltahe na baterya.
Ang mga koneksyon sa gate ng mga IGBT na kasalukuyang kinokontrol ay ipinapakita sa berde. Sa isang kasabay na motor, "binabasa" ng control unit ang posisyon ng motor sensor ng posisyon ng rotor upang matukoy kung aling IGBT ang dapat nitong kontrolin. Ang rotor position sensor ay tinatawag ding a resolver genoemd.
1. Mga kinokontrol na IGBT:
- T1: plus (100% kinokontrol);
- T2: masa (50% na hinimok);
- T6: masa (50% na hinimok).
2. Mga kinokontrol na IGBT:
- T1: plus (50% kinokontrol);
- T3: plus (50% kinokontrol);
- T2: masa (100% na hinimok).
Ang rotor ay lumiliko bilang isang resulta ng magnetic field na nagbago.
3. Mga kinokontrol na IGBT:
- T3: plus (100% kinokontrol);
- T2: masa (50% na hinimok);
- T4: masa (50% na hinimok).
Ang rotor ay lumiliko bilang isang resulta ng magnetic field na nagbago.
4. Mga kinokontrol na IGBT:
- T3: plus (50% kinokontrol);
- T5: plus (50% kinokontrol);
- T4: masa (100% na hinimok).
Ang rotor ay lumiliko bilang isang resulta ng magnetic field na nagbago.
5. Mga kinokontrol na IGBT:
- T5: plus (100% kinokontrol);
- T4: masa (50% na hinimok);
- T6: masa (50% na hinimok).
Ang rotor ay lumiliko bilang isang resulta ng magnetic field na nagbago.
6. Kinokontrol Mga IGBT:
- T1: plus (50% kinokontrol);
- T5: plus (50% kinokontrol);
- T6: masa (100% na hinimok).
Ang rotor ay lumiliko bilang isang resulta ng magnetic field na nagbago.
7. Kinokontrol Mga IGBT:
- T1: plus (100% kinokontrol);
- T2: masa (50% na hinimok);
- T6: masa (50% na hinimok).
Ang rotor ay umikot na ngayon ng 360 degrees (1 buong pag-ikot) mula sa sitwasyon sa sitwasyon 1. Ang cycle na may mga transistor circuit ay umuulit muli.
Kino-convert ng inverter ang boltahe ng DC mula sa baterya ng HV sa isang 1-phase sinusoidal alternating voltage. Ipinapakita ng tatlong larawan sa ibaba:
- Kaliwa: nilo-load ang coil;
- Gitna: paglabas ng coil;
- Kanan: coil charging at discharging curve.
Nakamit namin ang pag-charge at pag-discharge ng coil sa pamamagitan ng pagmamaneho sa base ng transistor na may square wave boltahe. Kapag ang coil ay pinalabas, ang magnetic field ay bumagsak at ang induction voltage ay lumilikha ng isang panandaliang induction current. Tinitiyak ng extinguishing diode na naglalabas ang coil.
Ang 1-phase sinusoidal na hugis ay nakuha sa pamamagitan ng pagbabago ng duty cycle kung saan nagiging conductive ang transistor. Ang sumusunod na teksto ay tungkol sa mga larawan sa ibaba.
- Kaliwa: sa dalas na ito ang coil ay hindi maaaring singilin nang sapat at isang average na boltahe ay nalikha;
- Kanan: ang duty cycle ay inaayos ng IGBT controller. Tinutukoy ng oras ng pag-charge at pagdiskarga ang dami ng kasalukuyang sa pamamagitan ng coil.
Ang mga IGBT sa inverter ay patuloy na naka-on at naka-off. Ang ratio sa pagitan ng switching on at off ay nagaganap ayon sa isang PWM control. Kung mas malawak ang mga pulso (mas mataas na duty cycle), mas malaki ang kasalukuyang dumadaloy sa coil at samakatuwid ay mas malakas ang electric motor. Ang average na kasalukuyang ay ipinahiwatig ng itim na sine wave. Ang sumusunod na figure ay nagpapakita ng tatlong sinusoidal control signal:
- Asul: mataas na kontrol. Mataas ang duty cycle. Ang kasalukuyang nagiging maximum.
- Berde: karaniwang kontrol. Ang porsyento ng duty cycle ay mas mababa kaysa sa may mataas na kontrol. Ang kasalukuyang ay samakatuwid ay mas mababa.
- Pula: mababang kontrol. Muli ay bumagsak ang porsyento ng duty cycle. Ang kasalukuyang intensity ay nahati sa kalahati kumpara sa maximum na kontrol.
Ang sine wave ay positibo sa kalahating yugto at negatibo para sa kabilang kalahati. Ang mga IGBT sa DC-AC inverter ay konektado sa paraang ang isang direktang boltahe (DC) ay na-convert sa isang alternating boltahe (AC). Ang direksyon ng kasalukuyang sa pamamagitan ng stator coils ay pana-panahong binabaligtad.
ang pagtaas ng bilang ng mga sinusoid sa bawat yunit ng oras ay nagpapataas ng bilis ng rotor.
Ang sumusunod na animation ay nagpapakita ng kontrol ng inverter. Sa ibaba ng inverter makikita mo ang takbo ng oras ng tatlong yugto. Ang rotor ay umiikot ng dalawang buong rebolusyon (360 degrees) sa animation. Ang bawat pag-ikot ay nahahati sa anim na yunit ng oras (1 hanggang 6). Sa ibaba makikita mo ang mga kulay na bar:
- Madilim na asul: T1
- Berde: T2
- Mapusyaw na asul: T3
- Kahel: T4
- Rosas: T5
- Pula: T6
Nakatuon kami sa unang kalahating rebolusyon ng paglipas ng panahon:
- Mula 0 hanggang 180 degrees ang rotor ay nagiging kalahating rebolusyon. Ang IGBT T1 ay kinokontrol sa panahong ito.
- Sa pagitan ng 0 at 60 degrees, bilang karagdagan sa T1, T5 at T6 ay aktibo din.
- Pinapalitan ng T1 ang plus, T5 at T6 na lupa. Ang bawat transistor ay may sariling duty cycle, na nag-iiba sa pagitan ng 50 at 100%.
- Sa 60 degrees, T2 ang pumalit mula sa T5: ang kasalukuyang direksyon sa likid ay baligtad.
- Sa sandaling iyon mayroong alternating boltahe: dahil ang kasalukuyang direksyon ay nagbago, ang kasalukuyang intensity ay negatibo.
Upang kontrolin ang mga tamang coils sa AC synchronous electric motor na may inverter, tinitingnan ng inverter ang signal mula sa resolver. Inirerehistro ng solver ang posisyon ng rotor kapwa kapag nakatayo at habang umiikot.
Regenerative braking:
Sa pagpepreno ng makina, ang de-koryenteng motor ay ginagamit bilang generator (dynamo). Ang kinetic energy ng sasakyan ay na-convert sa electrical energy: ang baterya ay naka-charge.
Ang mga IGBT ay naka-off sa panahon ng regenerative braking: hindi sila kinokontrol ng driver. Ang rectifying diodes sa pagitan ng source at drain ng IGBTs ay gumaganap bilang isang rectifier upang i-convert ang AC boltahe mula sa motor sa DC boltahe para sa baterya.
Ang mga ganap na electric at hybrid na sasakyan, bilang karagdagan sa opsyon ng electric braking, ay mayroon ding conventional, hydraulic braking system upang magpreno gamit ang mga brake pad at brake disc. Ang iba't ibang mga diskarte at mga prinsipyo ng kontrol ay matatagpuan sa pahina: pagpepreno ng mga de-kuryenteng sasakyan.
Zie ook:
