конвертер

Предмети:

Вступ
Огляд системи ВН
Робота перетворювача
Підвищувальний перетворювач

Вступ:
Ми знаходимо конвертери в гібридних і повністю електричних автомобілях. Перетворювач перетворює високу постійну напругу в низьку постійну напругу. Тому ми називаємо цей компонент DC-DC перетворювачем. Висока напруга високовольтної батареї від 200 до 600 вольт (залежно від автомобіля) перетворюється в перетворювачі на 14 вольт постійного струму для бортової батареї. Електричні компоненти в інтер’єрі та екстер’єрі (такі як освітлення, радіо, дверні замки, електричні склопідйомники тощо). забезпечуються напругою та струмом від цієї батареї.

Перетворювач вбудований в автомобіль як власний високовольтний компонент. Підключення високовольтного кабелю можна розпізнати за помаранчевим пластиковим ковпачком.

Перетворювач містить дві котушки з сердечником з м’якого заліза між ними. По котушках тече сильний струм. За рахунок виділення тепла перетворювач підключається до системи охолодження. Циркулюючий теплоносій поглинає тепло і передає його радіатору.

Огляд системи HV:
Висока напруга від високовольтної батареї надходить до інвертор проводить. Перетворення постійного струму на змінний відбувається в інверторі (напруга змінюється з постійного на змінний). Електродвигун ВН (синхронний або асинхронний) приводиться в рух цією змінною напругою.

HV акумулятор також живить DC-DCперетворювач який перетворює високу напругу на бортову напругу від 12 до 14 вольт.

На наступному малюнку схематично показано компоненти системи високої напруги.

Робота перетворювача:
Перетворювач встановлюється між високовольтною батареєю та бортовою батареєю на 12 В. На наступному зображенні зліва направо показано компоненти:

бортовий акумулятор 12 вольт;
конденсатор (elco);
котушка придушення (для фільтрації високочастотних піків);
діоди (випрямлячі);
трансформатор з гальванічно розв'язаними котушками;
H-міст з чотирма транзисторами;
HV акумулятор

Передача високої напруги до 14 вольт відбувається за допомогою індукційних котушок. З’єднання між системами низької та високої напруги є гальванічно розв’язаним: це означає, що між двома системами немає провідного з’єднання.

De вхідні котушка (N2, сторона HV) створює змінне магнітне поле в осерді з м’якого заліза. The Вихідний котушка (N1, сторона 14 вольт) знаходиться в змінному магнітному полі. Це створює напругу.

ЕБУ системи HV вмикає транзистори T2 і T3 (див. наступний малюнок). Таким чином, транзистор T2 з’єднує плюс високовольтної батареї з нижньою частиною первинної котушки. Струм виходить з верхньої частини через котушку і повертається до мінуса високовольтної батареї через транзистор T3.

Первинний струм викликає в трансформаторі магнітне поле, яке створює напругу у вторинній котушці. Створене магнітне поле і, отже, напруга у вторинній котушці нижчі, ніж у первинній. Ліва батарея та конденсатор заряджаються напругою постійного струму приблизно 14,4 вольт.

Трансформатор працює тільки зі змінною напругою. Оскільки батареї забезпечують лише постійну напругу, змінне магнітне поле створюється вмиканням і вимиканням транзисторів.

З цієї причини транзистори Т2 і Т3 вимикаються, після чого відразу включаються Т1 і Т4. Тепер струм в первинній котушці тече в протилежному напрямку (зверху вниз). У результаті в трансформаторі створюється протилежне магнітне поле, а отже, і протилежна напруга у вторинній котушці. Також у цій ситуації зарядна напруга батареї та конденсатора становить приблизно 14,4 вольта.

Приклад:

Змінний струм: 201,6 вольт;
N1: 210 витків, R = 27,095 Ом;
N2: 15 витків, R = 0,138 Ом;
Коефіцієнт намотування (i) = N1 : N2 = 210:15 = 14;
Вихід змінного струму = вхід змінного струму: i = 201,6 : 14 = 14,4 вольт;
P in = U^2 : R = 201,6^2 : 27,095 = 1500 Вт;
P out (без втрат) = U^2 : R = 14,4 : 0,138 = 1500 Вт;
ККД = 90%;
P out (фактичний) = P out * ефективність = 1500 * 0,9 = 1350 Вт;
Струм батареї (I) = P : U = 1350 : 14,4 = 93,75 Ампер.

Підвищувальний перетворювач:
На зображенні нижче показано огляд системи, включаючи підвищувальний перетворювач і інвертор автомобіля Toyota Prius.

Напруга акумулятора 201,6 вольт перетворюється в постійну напругу 650 вольт у підвищувальному перетворювачі. Котушка і два IGBT (транзистори) використовуються для генерації індукційної напруги. Котушка реактора показана в підвищувальному перетворювачі між конденсатором (ліворуч) і IGBT T1 і T2. Завдяки безперервному запуску/незапуску транзисторів у котушці реактора генерується індукційна напруга, яка змушує конденсатор заряджатися.
Діод забезпечує підвищення зарядної напруги, поки напруга не досягне 650 вольт.

Пов'язані сторінки: