Automobiļu elektrisko sistēmu attīstība izraisa interesi par ģeneratoriem, kas izstādē sniedz neparastu līmeni. Nākamo ģeneratoru kritiskās īpašības ietver lielāku jaudu un vadības biezumu, augstākas temperatūras darbību un labāku pārejošu reakciju. Spēka elektronikas izmantošana automobiļu enerģijas ražošanā ir jauna slodzes saskaņošanas tehnika, kas piedāvā vienkāršu pārslēgtu režīmu taisngriezi, lai panāktu dramatisku maksimālās un vidējās jaudas pieaugumu no parastā Lundell ģeneratora papildus ievērojamai neefektivitātes uzlabošanai. Transportlīdzekļa jaudas elektroniskie komponenti kopā ar vispārējo enerģijas pārvaldības un vadības sistēmu ievieš jaunus izaicinājumus elektrisko sistēmu projektēšanai. Šie jaudas elektroniskie komponenti ietver enerģijas uzkrāšanas ierīces, līdzstrāvas / līdzstrāvas pārveidotājus, invertori , un brauc. Automobiļi Power Electronics ir atrasts daudzās lietojumprogrammās daži no tiem ir minēti turpmāk.
- Degvielas iesmidzinātāja solenoīda vadītāja ķēdes
- IGBT aizdedzes spoles vadītāja ķēdes
- Elektriskās stūres pastiprinātāja sistēmas
- 42 V strāvas tīkls
- Elektriskie / hibrīdie vilcieni
Lundell ģenerators:
Lundellu sauc arī par Cla-Pole ģeneratoru ir brūces lauka sinhronā mašīna, kurā rotors satur apzīmogotu polu gabalu pāri, kas nostiprināti ap cilindrisku lauka tinumu. Lundell ģenerators ir visizplatītākā elektroenerģijas ražošanas ierīce, ko izmanto automašīnās. Tas ir visbiežāk izmantotais komerciālais automobiļu ģenerators. Turklāt šajā ģeneratorā iekļautā iebūvētā tilta taisngrieža un sprieguma regulatora vadības iespējas. Tas ir brūces lauka trīsfāzu sinhronais ģenerators, kas satur iekšēju trīsfāzu diodes taisngriezi un sprieguma regulatoru. Rotors sastāv no pāris apzīmogotu stabu gabalu, kas nostiprināti ap cilindrisku lauka tinumu. Tomēr Lundell ģeneratoru efektivitāte un izejas jauda ir ierobežota. Tas ir būtisks trūkums tā izmantošanai modernajos transportlīdzekļos, kuriem nepieciešams palielināt elektrisko jaudu. Lauka tinumu virza sprieguma regulators, izmantojot slīdēšanas gredzenus un oglekļa sukas. Lauka strāva ir daudz mazāka par ģeneratora izejas strāvu. Zemas strāvas un samērā gludi slīdošie gredzeni nodrošina lielāku uzticamību un ilgāku kalpošanas laiku nekā tas, ko iegūst līdzstrāvas ģenerators ar komutatoru un lielāku strāvu, kas iziet cauri sukām. Stators ir 3 fāžu konfigurācija, un pie mašīnas izejas tradicionāli tiek izmantots pilna tilta diodes taisngriezis, lai labotu 3 fāžu sprieguma ģeneratoru no ģeneratora iekārtas.
Iepriekš parādītais attēls ir vienkāršs Lundell ģeneratora (komutētā režīma taisngrieža) modelis. Mašīnas lauka strāvu nosaka regulatora lauka strāva, kas darbojas a impulsa platums modulēts spriegums lauka tinumā. Vidējo lauka strāvu nosaka lauka tinuma pretestība un regulatora pielietotais vidējais spriegums. Lauka strāvas izmaiņas notiek ar L / R lauka tinuma laika konstanti, kas parasti ir kārtībā. Šī ilgā laika konstante dominē īslaicīgā ģeneratora darbībā. Armatūra ir veidota ar sinusoidālu 3 fāžu back-emf spriegumu komplektu, piemēram, Vsa, Vsb, Vsc un noplūdes induktivitāti Ls. Elektriskā frekvence ω ir proporcionāla mehāniskajam ātrumam ωm un mašīnas stabu skaitam. Aizmugurējā emf sprieguma lielums ir proporcionāls gan frekvencei, gan lauka strāvai.
V = atslēga
Lundell ģeneratoram ir liela statora noplūdes reaktivitāte. Lai pārvarētu reaktīvos pilienus pie lielas ģeneratora strāvas, ir nepieciešami salīdzinoši lieli mašīnas aizmugures emf lielumi. Pēkšņi samazinot slodzi uz ģeneratoru, samazinās reaktīvie pilieni, un tā rezultātā ģeneratora izejā parādās liela aizmugurējā sprieguma daļa, pirms var samazināt lauka strāvu. Rezultātā notiek pārejoša griba. Šo pārejošo slāpēšanu var viegli panākt, izmantojot jauno ģeneratora sistēmu, pareizi vadot pārslēgtā režīma taisngriezi.
Diodes tilts izlīdzina maiņstrāvas iekārtas izvadi nemainīga sprieguma avotā Vo, kas apzīmē akumulatoru un ar to saistītās slodzes. Šis vienkāršais modelis aptver daudzus Lundell ģeneratora būtiskos aspektus, vienlaikus paliekot sistemātiski vadāms. Pārslēgta režīma jaudas elektronikas izmantošana ar pārveidotu armatūru var sniegt virkni uzlabojumu jaudai un efektivitātei. Lai nodrošinātu labāku sniegumu, mēs šīs diodes varam aizstāt ar MOSFET. Turklāt MOSFET ir nepieciešami vārtu draiveri, un vārtu draiveriem ir nepieciešami strāvas avoti, ieskaitot strāvas padeves līmeņa maiņas. Tātad izmaksas par pilna aktīvā tilta aizstāšanu ar diodes tiltu ir ievērojamas.
Šajā sistēmā mēs varam pievienot arī pastiprināšanas slēdzi, kas var būt MOSFET, kam seko Diode Bridge kā kontrolēts slēdzis. Šis slēdzis tiek ieslēgts un izslēgts augstā frekvencē impulsa platuma modulācijā. Vidējā nozīmē palielināšanas slēdžu komplekts darbojas kā līdzstrāvas transformators ar pagriezienu attiecību, ko kontrolē PWM darba attiecība. Pieņemot, ka strāvas caur taisngriezi relatīvi nemainīgs PWM cikla laikā, kontrolējot darba attiecību d, var mainīt vidējo spriegumu tilta izejā līdz jebkurai vērtībai, kas zemāka par ģeneratora sistēmas izejas spriegumu.
PWM kontrolēta taisngrieža izmantošana diodes taisngrieža vietā dod šādus galvenos ieguvumus, piemēram, darbības palielināšanu, lai palielinātu izejas jaudu ar mazu ātrumu, un jaudas koeficienta korekciju mašīnā, lai maksimizētu izejas jaudu.
Kad elektriskā slodze palielinās, jo no ģeneratora tiek izvilkta vairāk strāvas, izejas spriegums samazinās, ko savukārt nosaka regulators, kas palielina darba ciklu, lai palielinātu lauka strāvu, un līdz ar to izejas spriegums palielinās. Tāpat, ja samazinās elektriskā slodze, darba cikls samazinās tā, ka izejas spriegums samazinās. PWM pilna tilta taisngriezi (PFBR) var izmantot, lai maksimāli palielinātu izejas jaudu ar sinusoidālu PWM vadību. PFBR ir diezgan dārgs un sarežģīts risinājums. Tas tiek skaitīts vairākiem aktīviem slēdžiem, un tam ir nepieciešami rotora stāvokļa uztveršanas vai sarežģīti bezjēdzīgi algoritmi.
Tomēr, tāpat kā sinhronais taisngriezis, tas piedāvā divvirzienu jaudas plūsmas kontroli. Ja divvirzienu jaudas plūsma nav nepieciešama, mēs varam izmantot citus PWM taisngriežus, tāpat kā trīs vienfāzes BSBR struktūras. Tam ir divreiz mazāk aktīvo slēdžu, un uz visiem tiem ir atsauce uz zemi. Izmantojot Boost Switched-ModeRectifier (BSMR), aktīvos slēdžus var samazināt tikai uz vienu. Izmantojot šo topoloģiju, nav nepieciešams izmantot rotora pozīcijas sensoru, bet jaudas leņķi nevar kontrolēt.
