Cietvielu ierīču, piemēram, diode, s ilicon kontrolēts taisngriezis (SCR) , tiristori, vārtu izslēgšanas tiristori, TRIAC, bipolārā savienojuma tranzistors (BJT), Power MOSFET un tā tālāk, lai kontrolētu un pārveidotu elektroenerģiju, sauc par p ower elektronika . Spēka elektronikas pielietošanai automobiļu nozarē ir liela loma automobiļu elektronikas kontrolē. Automobiļu elektronika ietver modernu elektrisko stūres pastiprinātāju, HEV galveno invertoru, centrālu virsbūves vadību, bremžu sistēmu, sēdekļa vadību utt.

Jaudas elektronika automobiļu pielietojumos

Kāpēc jaudas elektronika tiek izmantota automobiļu lietojumos?

Ikdienas dzīvē mēs bieži novērojam siltumu, kas izstaro automašīnas dzinēju pēc tam, kad automašīna ir nobraukta noteiktā attālumā. Tas ir saistīts ar automobiļu elektronikas spēka piedziņas sistēmu ar motoru vai iekšdedzes vai motoru kā vienu no apakšsistēmām, kas darbojas ar augstu temperatūru, kas pārsniedz 125 grādus pēc Celsija. Spēka elektronikas izmantošana ar tādiem komponentiem kā silīcija bāzes jaudas MOSFET un IGBT, kas tiek izmantoti kā jaudas elektroniskie slēdži automobiļu elektrisko un elektronisko sistēmu spēka piedziņas sistēmā, lai samazinātu kopējo izmēru. Un arī tādu siltuma problēmu risināšanai, kurās degvielas efektivitātes uzlabošanai tiek izmantota liela kW jauda.

Silīcija bāzes divkanālu MOSFET

“diodes slodzes līnijas analīze ”

Ierobežojumus var pārvarēt, izmantojot platjoslas atstarpes pusvadītājus, piemēram, silīcija karbīdu, ar augstu darba temperatūru, kas ļauj ķēdi novietot netālu no augstas temperatūras. Tam ir divas vai trīs reizes lielāka siltumvadītspēja nekā silīcijam, kas novērsīs vajadzību pēc lieliem vara blokiem un ūdens jakām. Silīcija karbīdam ir augsts sadalīšanās spriegums un tas spēj pārslēgties augstās frekvencēs ar ļoti mazāku enerģijas zudumu, kas padara ķēdes kopējo izmēru ļoti mazu.

Silīcija karbīda mikroshēma

Power Electronics pielietojums

Spēka elektronikas lietojumi tiek attiecinātas uz dažādām jomām, piemēram, Aviācija, Automobiļi elektriskās un elektroniskās sistēmas , komerciālās, rūpnieciskās, dzīvojamās, telekomunikāciju, transporta, inženierkomunikāciju sistēmas utt. Automobiļu elektronikas gadījumā elektriski radītās sistēmas tiek izmantotas tādos automobiļos kā autotransports, piemēram, telemātika, automašīnas izklaides sistēmas, carputers utt. Nepieciešamība vadīt automobiļu dzinējus radās automobiļu elektronikā, lai tos pareizi vadītu un pārveidotu.

Automobiļu elektronikas komponenti

Automobiļu elektronika tiek klasificēta dažādos veidos: motora elektronika, transmisijas elektronika, šasijas elektronika, aktīvā drošība, vadītāja palīdzība, pasažieru komforta un izklaides sistēmas. Jebkurai enerģijas sistēmai, piemēram, līdzstrāvai / līdzstrāvai vai līdzstrāvas / maiņstrāvai vai maiņstrāvai / līdzstrāvai, strāvas padeve elektroniskās sastāvdaļas piemēram, kontrolieri, ir nepieciešami vārtu draiveri, pārveidotāji un tā tālāk. Parasti, pamatojoties uz transportlīdzekļa vai strāvas padeves ražotāja prasībām, analogie vai digitālie kontrolieri tiek izvēlēti tā, lai tiktu ņemti vērā šādi parametri, tostarp izmaksas, integrācija, uzticamība un elastība.

Power Electronics pielietojums automobiļu elektronikā

Spēka elektronikas pielietojums automobiļu elektriskajās un elektroniskajās sistēmās ietver augstsprieguma sistēmas, automobiļu enerģijas ražošanu, komutēto režīmu barošanu (SMPS), DC līdz DC pārveidotāji , elektropiedziņas, vilces invertors vai līdzstrāvas līdz maiņstrāvas pārveidotājs, jaudas elektroniskais komponents, augstas temperatūras prasības, SMPS pielietošana spēka piedziņas sistēmā utt. Piemēram, ņemsim vērā modernu automašīnu, kurā mēs varam atrast daudz elektrisko elektronisko komponentu, piemēram, aizdedzes slēdzi, vadības moduli, transportlīdzekļa ātruma sensoru, stūres sensoru un citas sastāvdaļas, kā parādīts iepriekš redzamajā attēlā.

1. Automobiļu enerģijas ražošana

Spēka elektronikas izmantošana automobiļu enerģijas ražošanas sistēmā nodrošina automobiļu ģeneratorus ar uzlabotu efektivitāti un lielu jaudu, kā arī augstas temperatūras izturību un lielas jaudas blīvumu, veicot dažādus pētījumus ģeneratora projektēšanai ar pārslēgtu režīmu jaudas elektronikas lietojumiem. Automobiļu rūpniecībā bieži izmantotais ģenerators ir Lundell vai Claw-pole ģenerators, jo tas ir piemērots vajadzīgajai jaunajai veiktspējai. Šī ģeneratora lauka un armatūras īpašības tiek uzlabotas, izmantojot jaudas elektroniku. Šos ģeneratorus izmanto automašīnās enerģijas piegādei akumulatoriem un elektriskajai sistēmai, kamēr motors darbojas. Automobiļu ģeneratoriem nepieciešams jaudas elektronika sprieguma regulators pastāvīga sprieguma radīšanai akumulatora spailēs, modulējot maza lauka strāvu.

“DIY digitālais uz analogo pārveidotājs ”

Izgriezts skats uz Lundell ģeneratoru

2. Komutētā režīma barošanas avots (SMPS)

SMPS koncepcijas pamatā ir jaudas elektronikas ierīces, piemēram, pusvadītāju ierīces, kas darbojas ieslēgtā stāvoklī, kuram ir nulle sprieguma, un izslēgtā stāvoklī, kuram šajā stāvoklī ir nulle strāvas teorētiski ar 100% efektivitāti. Lai ieslēgtu un izslēgtu šīs jaudas pusvadītāju ierīces impulsa platuma modulācijas (PWM) tehnika tiek izmantots. Augstfrekvences komutācijai tiek izmantoti mazāk apjomīgi un maza izmēra jaudas elektronikas pārveidotāji, jo šie slēdži spēj darboties zem augstām komutācijas frekvencēm.

SMPS

SMPS lietojumi spēka piedziņas sistēmā

HEV, elektrisko transportlīdzekļu un ICE spēka piedziņas sistēmām ir nepieciešami šādi SMPS kondicionieri, piemēram:

Reģeneratīvā bremzēšana (AC / DC)
Borta lādētājs (AC / DC)
Divu akumulatoru sistēma (DC / DC)
Vilces motors (līdzstrāvas / maiņstrāvas)

3. Līdzstrāvas līdzstrāvas pārveidotāji

Ir pieejamas dažādas līdzstrāvas pārveidotāja topoloģijas, kuras var izmantot, pamatojoties uz prasībām. Šīs topoloģijas tiek klasificētas kā izolētas un neizolētas topoloģijas, kuras tiek izmantotas spēka piedziņas sistēmās. Jaudas elektronikas izmantošana komutācijā ir radījusi mīkstas komutācijas jēdzienu, kad slēdži tiek pakļauti zemam stresam, izmantojot LLC vai rezonanses režīmu. Šie mīksto komutācijas, ļoti uzticamie un ilgmūžīgie pārveidotāji ir ļoti noderīgi automobiļu elektronikas tirgū. Ir divvirzienu pārveidotāji, piemēram, 400 līdz 12 V elektriskajiem transportlīdzekļiem un 48 līdz 12 V hibrīdiem elektriskajiem transportlīdzekļiem vai iekšdedzes motoriem.

DC-DC pārveidotājs

4. Vilces invertors (DC / AC)

Elektromotori ir mašīnas, ko izmanto elektriskās enerģijas pārvēršanai mehāniskajā enerģijā, un galvenokārt šim nolūkam tiek izmantoti līdzstrāvas motori, taču līdzstrāvas motoru neuzticamības dēļ maiņstrāvas motori tiek izmantoti to efektivitātes dēļ. Jaudas elektronikas pielietošana maiņstrāvas motoru vadības blokos ir guvusi milzīgus panākumus pēdējās divās desmitgadēs. Tādējādi, lai maiņstrāvas motori piegādā strāvu, elektrisko transportlīdzekļu vai hibrīdu elektrisko transportlīdzekļu vai ICE automobiļu elektrisko un elektronisko sistēmu akumulatoros uzkrātajai jaudai ir jāpielieto jaudas elektronika, piemēram, līdzstrāva maiņstrāvas pārveidotājiem vai elektriskie invertori .

SPI pārveidotājs

5. Borta lādētājs (AC / DC)

Transportlīdzekļi ar automobiļu elektroniku sastāv no akumulatoriem, kas šim uzlādes nolūkam jāuzlādē, barošanas maiņstrāva jāpārvērš līdzstrāvā. Mēs zinām, ka enerģiju akumulatoros var uzglabāt tikai līdzstrāvas veidā. Šo maiņstrāvas pārveidošanu par līdzstrāvu var veikt, izmantojot jaudas elektronikas pārveidotājus, kurus sauc par taisngriežiem.

Automobiļu akumulatori

Spēka elektronikas pielietojums palielinās, attīstoties tehnoloģijām automobiļu elektriskajās un elektroniskajās sistēmās, lai uzlabotu sistēmas vispārējo efektivitāti ar augstu darba temperatūru, palielinātu elastību, uzticamību un samazinātu ķēdes kopējo izmēru. Ja jūs zināt kādu jaunu novatorisku spēka elektronikas pielietojumu automobiļu elektronikā, ievietojiet savas idejas un komentārus zemāk esošajā komentāru sadaļā.

Foto kredīti: