denekler:
- tanıtım
- Inverter
- rejeneratif frenleme
Giriiş:
Tamamen elektrikli veya hibrit tahrikli araçlardaki elektrik motorları alternatif akımla (AC) çalışır. Elektrik motorunun enerjisi doğrudan aküden gelmez, yalnızca doğrudan voltaj (DC) sağlar. Aküden gelen DC voltajı aküye beslenir. çevirici elektrik motoru için alternatif voltaja dönüştürülür.
Ayrıca, bulduğumuz dönüştürücüler Düşük bir DC voltajını daha yüksek bir voltaja dönüştüren (yükseltici dönüştürücü). Akü voltajı elektrik motoru için "yükseltilebilir" (650 volt) veya yerleşik akü aküsünü şarj etmek için düşürülebilir (14 volt). Dönüştürücü aynı zamanda yüksek voltajdan düşük voltaja geçiş yapmak için de kullanılır, örneğin iç aksesuarlara 12 veya 24 volt voltaj sağlamak (binek veya ağır ticari araçlar). Dönüştürücü ile ilgili sayfa için buraya tıklayın.
Aşağıdaki görüntü bir Tesla Model S'ye aittir: invertörün iç kısmı ve invertörün, şanzımanın ve elektrik motorunun arka süspansiyondaki ortak bir ünitede yer aldığı "tahrik ünitesi" olarak adlandırılan yapıya genel bakış.
Inverter:
"Boost dönüştürücü" bölümündeki resimde boost dönüştürücü, on iki IGBT'li invertör ve iki elektrik motoru (MG1 ve MG2) ile ilgili genel bakış gösterilmektedir.
Alttaki yedi diyagram, transistörlerin kontrolünü ve stator bobinlerine giden ve stator bobinlerinden gelen akım yönünü gösterir. Takviye dönüştürücü ve IGBT'ler + MG2 kolaylık sağlamak amacıyla çıkarılmıştır. Şemada solda görüyoruz HV akü paketi; bu, yaklaşık 200 ila 800 volt arasında bir voltajın depolandığı yüksek voltajlı bataryadır. Pilin sağında bir kapasitör görüyoruz. HV sistemi etkinleştirildiğinde, HV koruma sistemi başlangıçta bir direnç aracılığıyla HV akü grubundan gelen sınırlı akımı düzenler. Bu, HV sistemi tamamen çalışmaya başlamadan önce kapasitörün yavaşça şarj edilmesi için yapılır.
Ayrıca altı adet yüksek güçlü transistör görüyoruz. Bunlar elektrik motorunu kontrol eden IGBT'lerdir. IGBT'ler kontrol ünitesi tarafından kontrol edilir; bu “IGBT sürücüsü” olarak gösterilir. Sağda mavi ve kırmızı renkli üç bobinli (U, V ve W) statoru görüyoruz. Statorun merkezinde manyetizma tarafından harekete geçirilen rotor bulunur; elektrik motoruyla ilgili paragrafa bakın.
Üstteki transistörler (T1, T3 ve T5), transistörler kontrol ünitesi tarafından açıldığında HV aküsünden stator bobinlerine giden pozitif bağlantıları değiştirir. Alttaki transistörler (T2, T4 ve T6) kütleleri yüksek voltajlı pilin negatifine iletir.
Halihazırda kontrol edilen IGBT'lerin kapı bağlantıları yeşil renkle gösterilmiştir. Senkron motorda kontrol ünitesi motorun konumunu “okur” rotor konum sensörü Hangi IGBT'yi kontrol etmesi gerektiğini belirlemek için. Rotor konum sensörüne aynı zamanda çözümleyici söyledi.
1. Kontrollü IGBT'ler:
- T1: artı (%100 kontrollü);
- T2: kütle (%50 tahrikli);
- T6: kütle (%50 tahrikli).
2. Kontrollü IGBT'ler:
- T1: artı (%50 kontrollü);
- T3: artı (%50 kontrollü);
- T2: kütle (%100 tahrikli).
Rotor, değişen manyetik alan nedeniyle döner.
3. Kontrollü IGBT'ler:
- T3: artı (%100 kontrollü);
- T2: kütle (%50 tahrikli);
- T4: kütle (%50 tahrikli).
Rotor, değişen manyetik alan nedeniyle döner.
4. Kontrollü IGBT'ler:
- T3: artı (%50 kontrollü);
- T5: artı (%50 kontrollü);
- T4: kütle (%100 tahrikli).
Rotor, değişen manyetik alan nedeniyle döner.
5. Kontrollü IGBT'ler:
- T5: artı (%100 kontrollü);
- T4: kütle (%50 tahrikli);
- T6: kütle (%50 tahrikli).
Rotor, değişen manyetik alan nedeniyle döner.
6. Kontrollü IGBT'ler:
- T1: artı (%50 kontrollü);
- T5: artı (%50 kontrollü);
- T6: kütle (%100 tahrikli).
Rotor, değişen manyetik alan nedeniyle döner.
7. Kontrollü IGBT'ler:
- T1: artı (%100 kontrollü);
- T2: kütle (%50 tahrikli);
- T6: kütle (%50 tahrikli).
Rotor artık durum 360'deki duruma göre 1 derece (1 tam dönüş) dönmüştür. Transistör devrelerindeki döngü kendini tekrar eder.
İnvertör, HV aküden gelen DC voltajını 1 fazlı sinüzoidal alternatif voltaja dönüştürür. Aşağıdaki üç resim şunları göstermektedir:
- Sol: bobinin yüklenmesi;
- Orta: bobinin boşaltılması;
- Sağ: bobin şarj ve deşarj eğrisi.
Bobinin şarj ve deşarjını transistörün tabanını kare dalga voltajıyla sürerek sağlıyoruz. Bobin boşaldığında manyetik alan düşer ve endüksiyon voltajı kısa ömürlü bir endüksiyon akımı oluşturur. Söndürme diyotu bobinin deşarj olmasını sağlar.
1 fazlı sinüzoidal şekil, transistörün iletken hale geldiği görev döngüsünün değiştirilmesiyle elde edilir. Aşağıdaki metin aşağıdaki görsellerle ilgilidir.
- Sol: Bu frekansta bobin yeterince şarj olamaz ve ortalama bir voltaj oluşturulur;
- Sağ: görev döngüsü IGBT kontrol cihazı tarafından ayarlanır. Şarj etme ve boşaltma süresi bobinden geçen akım miktarını belirler.
İnverterdeki IGBT'ler sürekli olarak açılıp kapatılır. Açma ve kapatma arasındaki oran PWM kontrolüne göre gerçekleşir. Darbeler ne kadar geniş olursa (daha yüksek görev döngüsü), bobinden geçen akım o kadar büyük olur ve dolayısıyla elektrik motoru da o kadar güçlü olur. Ortalama akım siyah sinüs dalgasıyla gösterilir. Aşağıdaki şekilde üç sinüzoidal kontrol sinyali gösterilmektedir:
- Mavi: yüksek kontrol. Görev döngüsü yüksektir. Akım maksimum olur.
- Yeşil: ortalama kontrol. Görev döngüsü yüzdesi yüksek kontrole göre daha düşüktür. Bu nedenle akım daha düşüktür.
- Kırmızı: düşük kontrol. Görev döngüsü yüzdesi bir kez daha düştü. Akım yoğunluğu maksimum kontrole kıyasla yarıya indirildi.
Sinüs dalgası periyodun yarısı için pozitif, diğer yarısı için negatiftir. DC-AC invertördeki IGBT'ler, doğrudan voltajın (DC) alternatif voltaja (AC) dönüştürüleceği şekilde bağlanır. Stator bobinlerinden geçen akımın yönü periyodik olarak tersine çevrilir.
Birim zaman başına sinüzoid sayısının arttırılması rotor hızını arttırır.
Aşağıdaki animasyon invertörün kontrolünü göstermektedir. İnverterin altında üç fazın zaman akışını görebilirsiniz. Rotor, animasyonda iki tam tur (360 derece) dönüyor. Her rotasyon altı zaman birimine (1'den 6'ya) bölünür. Aşağıda renkli çubuklar göreceksiniz:
- Koyu mavi: T1
- Yeşil: T2
- Açık mavi: T3
- Turuncu: T4
- Pembe: T5
- Kırmızı: T6
Zamanın geçişindeki ilk yarı devrime odaklanıyoruz:
- 0'dan 180 dereceye kadar rotor yarım tur döner. Bu dönemde IGBT T1 kontrol edildi.
- 0 ile 60 derece arasında T1'in yanı sıra T5 ve T6 da aktifti.
- T1 artıyı, T5 ve T6 topraklamayı değiştirir. Her transistörün %50 ila %100 arasında değişen kendi görev döngüsü vardı.
- 60 derecede T2, T5'in yerini alır: bobindeki akım yönü tersine döner.
- O anda alternatif gerilim vardır: Akımın yönü değiştiği için akım şiddeti negatiftir.
AC senkron elektrik motorundaki doğru bobinleri invertörle kontrol etmek için invertör, gelen sinyale bakar. çözümleyici. Çözücü, rotorun konumunu hem dururken hem de dönerken kaydeder.
Rejeneratif frenleme:
Motoru frenlerken elektrik motoru jeneratör (dinamo) olarak kullanılır. Aracın kinetik enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür: akü şarj edilir.
Rejeneratif frenleme sırasında IGBT'ler kapatılır: sürücü bunları kontrol etmez. IGBT'lerin kaynağı ve drenajı arasındaki doğrultucu diyotlar, motordan gelen AC voltajını akü için DC voltajına dönüştürmek için bir doğrultucu görevi görür.
Tamamen elektrikli ve hibrit araçlar, elektrikli frenleme seçeneğinin yanı sıra, fren balataları ve fren diskleri ile frenlemeyi sağlayan geleneksel hidrolik fren sistemine de sahiptir. Farklı teknikler ve kontrol ilkeleri şu sayfada bulunabilir: elektrikli araçların frenlenmesi.
