Примене Повер Елецтрониц-а на аутомобилску производњу електричне енергије

Испробајте Наш Инструмент За Елиминисање Проблема





Напредак електричних система у аутомобилима ствара интерес за генераторе који дају необичне нивое изложбе. Критични квалитети будућих алтернатора укључују већу снагу и дебљину управљања, виши рад температуре и бољи привремени одзив. Примена енергетске електронике у производњи електричне енергије у аутомобилима нова је техника прилагођавања оптерећења која представља једноставан исправљач са преклопним режимом ради постизања драматичног повећања вршне и просечне излазне снаге из конвенционалног Лунделл-овог алтернатора, поред значајне надоградње неефикасности. Електричне компоненте за напајање у возилу, заједно са целокупним системом за управљање и контролу напајања, представљају нови скуп изазова за дизајн електричног система. Ове енергетске електронске компоненте укључују уређаје за складиштење енергије, ДЦ / ДЦ претвараче, претварачи , и погони. Аутомотиве Повер Елецтроницс се налази у многим применама неки од њих су поменути у наставку.

  • Струјни кругови електромагнетног вентила убризгавача горива
  • ИГБТ управљачки кругови калема за паљење
  • Системи електричног серво управљача
  • Снага од 42В
  • Возови на електрични / хибридни погон

Лунделл алтернатор:

Лунделл се назива и Цла-Поле алтернатор је синхрона машина са намотаним пољем у којој се ротор састоји од пар утиснутих стубова осигураних око цилиндричног намотаја поља. Лунделл алтернатор је најчешћи уређај за производњу електричне енергије који се користи у аутомобилима. То је најчешће коришћени комерцијални аутомобилски алтернатор. Поред тога, управљачка способност уграђеног исправљача моста и регулатора напона који су укључени у овај алтернатор. То је трофазни синхрони генератор намотаног поља који садржи унутрашњи трофазни диодни исправљач и регулатор напона. Ротор се састоји од пара утиснутих стубова, причвршћених око цилиндричног намотаја поља. Међутим, ефикасност и излазна снага Лунделл алтернатора су ограничени. Ово је главни недостатак његове употребе у модерним возилима која захтевају повећање електричне енергије. Намотање поља покреће регулатор напона преко клизних прстенова и карбонских четкица. Струја поља је много мања од излазне струје алтернатора. Нискострујни и релативно глатки клизни прстенови осигуравају већу поузданост и дужи животни век од оног који добија једносмерни генератор са својим комутатором и већом струјом која пролази кроз његове четке. Статор је 3-фазна конфигурација, а пун диодни исправљач моста се традиционално користи на излазу машине за исправљање трофазног генератора напона из машине алтернатора.




Горе приказана слика је једноставан модел Лунделл алтернатора (исправљач са преклопним режимом). Струја поља машине одређује се струјом поља регулатора који примењује а Ширина импулса модулисани напон на намотају поља. Просечна струја поља одређена је отпором намотаја поља и просечним напоном који примењује регулатор. Промене струје поља се јављају са временском константом Н / В поља намотаја која је обично у реду. Ова дуготрајна константа доминира привременим перформансама алтернатора. Арматура је дизајнирана са скупом синусоидних трофазних напона повратног емитовања као што су Вса, Всб, Всц и индуктивитет цурења Лс. Електрична фреквенција ω је пропорционална механичкој брзини ωм и броју полова машине. Величина напона ЕМФ-а пропорционална је и фреквенцији и струји поља.

В = кључ



Лунделл-ов алтернатор има велику реактанцију цурења статора. Да би се превазишли реактивни падови при високој струји алтернатора, неопходне су релативно велике величине ЕМФ задњег дела машине. Изненадно смањење оптерећења на алтернатору смањује реактивне падове и резултира великим делом повратног напона који се појављује на излазу алтернатора пре него што се струја поља може смањити. Настала пролазна воља се одвија. Ово привремено заустављање може се лако постићи новим системом алтернатора правилном контролом исправљача са преклопним режимом.

Диодни мост исправља излаз наизменичне струје у извор константног напона Во који представља батерију и повезана оптерећења. Овај једноставан модел бележи многе виталне аспекте Лунделл-овог алтернатора, а истовремено остаје систематски изводљив. Примена погонске електронике са преклопљеним режимом са редизајнираном арматуром може да пружи низ побољшања у снази и ефикасности. Ове диоде можемо заменити МОСФЕТ-овима ради бољих перформанси. Поред тога, МОСФЕТ-ови захтевају управљачке програме за врата, а управљачки програми за врата захтевају напајање, укључујући напајања са померањем нивоа. Дакле, трошкови замене потпуно активног моста диодним мостом су знатни.


У овај систем можемо додати и појачивач који може бити МОСФЕТ праћен Диодним мостом као контролисаним прекидачем. Овај прекидач се укључује и искључује на високој фреквенцији у модулацији ширине импулса. У просечном смислу, сет прекидача за појачавање делује као једносмерни трансформатор са односом обртаја контролисаним односом радне снаге ПВМ. Уз претпоставку да је струја кроз исправљач релативно константна током ПВМ циклуса, контролишући однос дужине д, може се променити просечни напон на излазу моста, на било коју вредност испод излазног напона система алтернатора.

Употреба ПВМ исправљача уместо диодног исправљача омогућава следеће главне предности попут појачаног рада за повећање излазне снаге при малој брзини и корекцију фактора снаге у машини за максимизацију излазне снаге.

Када се електрично оптерећење повећа услед извлачења више струје из алтернатора, излазни напон пада, што заузврат детектује регулатор који повећава радни циклус да би повећао струју поља, а тиме и излазни напон. Исто тако, ако дође до смањења електричног оптерећења, радни циклус се смањује тако да се излазни напон смањује. ПВМ исправљач са пуним мостом (ПФБР) може се користити за максимализовање излазне снаге помоћу синусоидне ПВМ контроле. ПФБР је прилично скупо и сложено решење. Броји неколико активних прекидача и захтева осетљивост положаја ротора или сложене бесмислене алгоритме.

Међутим, попут синхроног исправљача, нуди двосмерну контролу протока снаге. Ако двосмерни проток снаге није потребан, можемо користити друге ПВМ исправљаче попут три једнофазне БСБР структуре. Има двоструко мање активне склопке и сви су повезани са земљом. Активни прекидачи могу се свести на само један помоћу Боост Свитцхед-МодеРецтифиер (БСМР). Са овом топологијом није потребно користити сензор ротора, али угао снаге не може да се контролише.