Aký je mechanizmus nabíjania nabíjačiek?
Nabíjací mechanizmus nabíjačiek
Táto časť ilustruje princíp nabíjania nabíjačiek oddeleným uvedením príkladov topologických štruktúr jednosmerných a obojsmerných nabíjacích obvodov.
Topológia jednosmerného nabíjania
Nabíjačka realizuje konverziu medzi AC a DC prostredníctvom výkonových elektronických zariadení. Výkonové elektronické zariadenia nevyhnutne zavádzajú jalový výkon a nadmerný jalový výkon môže viesť k kolísaniu napätia v elektrickej sieti, zníženej kvalite napájania a zvýšeným stratám vo vedení. Pomer aktívneho výkonu k zdanlivému výkonu v obvode je definovaný ako účinník. Aby sa potlačil nadmerný jalový výkon dodávaný koncovým-užívateľom do elektrickej siete, platia prísne obmedzenia účinníka pre spotrebu elektrickej energie v domácnostiach aj v priemysle, zvyčajne nie menej ako 0,8~0,9. Jednou z prijatých metód je technológia PFC (Power Factor Correction), ktorá dokáže eliminovať harmonické znečistenie z výkonových elektronických zariadení a zlepšiť vstupný účinník.
Jednostupňová{0}}plnostupňová-technológia PFC ponúka výhody, ako je jednoduchá štruktúra, vysoká účinnosť a vysoko{2}}frekvenčný transformátor s dvojitým{3}}budením, vďaka čomu je vhodná pre aplikácie s vysokým-výkonom. Jednostupňový{6}}plný{7}}premosťovací PFC konvertor založený na štruktúre úplného{8}}premostenia je znázornený na obrázku 11-21. Funguje v dvoch štátoch:vedenie horného a dolného ramenaavedenie opačného ramena. Počas vedenia horného a dolného ramena prúd vo vstupnom induktore stúpa. Počas vedenia opačného ramena prúd vo vstupnom induktore klesá. Riadiaci systém upravuje pomer (pracovný cyklus) doby vedenia horného a dolného ramena v rámci cyklu nabíjania a vybíjania vstupnej tlmivky, aby sa nastavila veľkosť prúdu vo vstupnej tlmivke, čím sa vstupný prúd stáva sínusoidou vo fáze so vstupným napätím. Tým sa v konečnom dôsledku odstránia prúdové harmonické-radu vysokého rádu a dosiahne sa korekcia účinníka.
Pri analýze procesu toku energie je možné vidieť, že počas vedenia horného a dolného ramena je napätie na vysokofrekvenčnom transformátore 0 a kondenzátor výstupného filtra dodáva energiu záťaži; počas vedenia opačného ramena prenáša vysoko-frekvenčný transformátor energiu uloženú vo vstupnej tlmivke a dodáva ju
Energia zo vstupného kábla sa prenáša na sekundárnu stranu transformátora. Po vysokofrekvenčnom usmernení a filtrovaní dodáva energiu do záťaže. Reguláciou pracovného cyklu systému je možné meniť výstupné napätie a udržiavať výstupné napätie na menovitej hodnote. V rámci jedného pracovného cyklu vstupná tlmivka dokončí dva cykly nabíjania a vybíjania a vysokofrekvenčný transformátor sa vybudí dvakrát, pričom dva smery budenia sú opačné. Toto využíva magnetické jadro spôsobom push{6}}pull, čím sa zlepšuje miera využitia magnetického jadra transformátora.
Topológia obojsmerného nabíjania
Obrázok 11-22 zobrazuje topologickú štruktúru hlavného obvodu na nabíjanie a vybíjanie obojsmernej nabíjačky, ktorá obsahuje trojfázový polomostíkový usmerňovač PWM zdroja napätia a obojsmerný DC/DC menič.
Troj{0}}fázové zdroje striedavého prúdu sa bežne používajú v priemyselných aplikáciách s vysokým-napätím a vysokým{2}}napájaním. Obojsmerný znamená, že tok energie môže byť zo strany siete k batérii vozidla alebo zo strany batérie na stranu siete. Trojfázový polovičný-mostíkový usmerňovač PWM zdroja{7}}na obrázku je typ obojsmerného PWM usmerňovača, ktorý má výhody, ako je dosiahnutie obojsmerného toku energie, rýchla dynamická odozva a dobrý výkon v ustálenom-stave. Keď je vstav nápravy, energia prúdi zo strany siete, prúd je sínusový a jeho fáza je rovnaká ako napätie siete; keď pôsobí vaktívny stav inverzieenergia uložená v batérii elektrického vozidla sa vracia späť do elektrickej siete a prúd-na strane siete a priebeh prúdu sú sínusové, s fázovým rozdielom 180 stupňov .
Obojsmerný DC/DC menič má výhody, ako je rýchla dynamická odozva, vysoká účinnosť premeny energie a menej výkonových zariadení. Ako je znázornené na obrázku 11-22, keď nabíjačka nabíja batériu elektrického vozidla, prepnite juS1je vodivý, zatiaľ čo spínačS2je vždy vypnuté. Preto obojsmerný PWM usmerňovač pracuje v stave usmerňovania a obojsmerný DC/DC konvertor je v stave znižovania-nadol a energia prúdi zo strany siete na stranu batérie; keď sa batéria vybíja, prepniteS2je vypnutý, prepniteS1je vodivý, obojsmerný konvertor DC/DC je v stave zvýšenia-nahor a obojsmerný usmerňovač PWM pracuje v aktívnom inverznom stave a energia uložená v batérii sa cez usmerňovač privádza späť do elektrickej siete.
