Ce este mecanismul de încărcare al încărcătoarelor?
Mecanismul de încărcare a încărcătoarelor
Această secțiune ilustrează principiul de încărcare al încărcătoarelor prin prezentarea separată a exemplelor de structuri topologice ale circuitelor de încărcare unidirecționale și bidirecționale.
Topologie de încărcare unidirecțională
Încărcătorul realizează conversia între AC și DC prin intermediul dispozitivelor electronice de putere. În mod inevitabil, dispozitivele electronice de putere introduc putere reactivă, iar puterea reactivă excesivă poate duce la fluctuații ale tensiunii rețelei electrice, la scăderea calității sursei de alimentare și la creșterea pierderilor de linie. Raportul dintre puterea activă și puterea aparentă dintr-un circuit este definit ca factor de putere. Pentru a suprima puterea reactivă excesivă furnizată de utilizatorul final-rețelei electrice, sunt impuse restricții stricte asupra factorului de putere atât pentru consumul de energie electrică rezidențială, cât și industrială, de obicei nu mai puțin de 0,8~0,9. Una dintre metodele adoptate este tehnologia PFC (Power Factor Correction), care poate elimina poluarea armonică de la dispozitivele electronice de putere și poate îmbunătăți factorul de putere de intrare.
Tehnologia PFC cu un singur{0}}etapă-punte completă oferă avantaje precum structură simplă, eficiență ridicată și transformator de-frecvență înaltă cu excitație dublă-capete, făcându-l potrivit pentru aplicații de-putere mare. În Figura 11-21 este prezentat un convertor PFC cu o singură etapă-punte completă-bazat pe structura-punte completă. Funcționează în două stări:conducerea brațului superior și inferiorşiconducerea bratului opus. În timpul conducerii brațului superior și inferior, curentul din inductorul de intrare crește. În timpul conducerii brațului opus, curentul din inductorul de intrare scade. Sistemul de control ajustează raportul (ciclul de funcționare) al timpului de conducere al brațului superior și inferior în cadrul ciclului de încărcare și descărcare al inductorului de intrare pentru a ajusta mărimea curentului în inductorul de intrare, făcând curentul de intrare o undă sinusoidală în fază cu tensiunea de intrare. Acest lucru elimină în cele din urmă armonicile de curent-de ordin înalt și realizează corecția factorului de putere.
Analizând procesul de flux de energie, se poate observa că în timpul conducerii brațului superior și inferior, tensiunea pe transformatorul de înaltă{0}}frecvență este 0, iar condensatorul filtrului de ieșire furnizează energie sarcinii; în timpul conducerii brațului opus, transformatorul de-frecvență înaltă transferă energia stocată în inductorul de intrare și o furnizează
Energia de la cablul de intrare este transferată pe partea secundară a transformatorului. După rectificarea și filtrarea cu frecvență înaltă-, furnizează energie încărcăturii. Prin reglarea ciclului de lucru al sistemului, tensiunea de ieșire poate fi modificată, menținând tensiunea de ieșire la valoarea nominală. În cadrul unui ciclu de funcționare, inductorul de intrare completează două cicluri de încărcare și descărcare, iar transformatorul de-frecvență înaltă este excitat de două ori, cele două direcții de excitare fiind opuse. Aceasta utilizează miezul magnetic într-o manieră push-pull, îmbunătățind rata de utilizare a miezului magnetic al transformatorului.
Topologie de încărcare bidirecțională
Figura 11-22 prezintă structura topologică a circuitului principal de încărcare și descărcare a unui încărcător bidirecțional, care include un redresor PWM cu sursă de tensiune trifazată cu jumătate de punte-- și un convertor DC/DC bidirecțional.
Sursele trifazate de curent alternativ sunt utilizate în mod obișnuit în aplicațiile industriale de înaltă-tensiune și de înaltă-putere. Bidirecțional înseamnă că fluxul de energie poate fi din partea rețelei către bateria vehiculului sau din partea bateriei către partea rețelei. Redresorul PWM cu sursă de-semi-punte de tensiune-trifazată din figură este un tip de redresor PWM bidirecțional, care are avantaje, cum ar fi obținerea unui flux de energie bidirecțional, răspuns dinamic rapid și performanță bună-la stare stabilă. Când este înstare de rectificare, energia curge din partea rețelei, curentul este sinusoidal, iar faza sa este aceeași cu tensiunea rețelei; când operează înstare de inversare activă, energia stocată în bateria vehiculului electric este returnată în rețeaua electrică, iar forma de undă a curentului și a curentului lateral-rețelei sunt ambele sinusoidale, cu o diferență de fază de 180 de grade .
Convertorul bidirecțional DC/DC are avantaje precum răspuns dinamic rapid, eficiență ridicată a conversiei energiei și mai puține dispozitive de putere. După cum se arată în Figura 11-22, atunci când încărcătorul încarcă bateria vehiculului electric, comutațiS1conduce, în timp ce comutaS2este mereu oprit. Prin urmare, redresorul PWM bidirecțional funcționează în starea de redresare, iar convertorul bidirecțional DC/DC este în starea de deplasare în jos-, iar energia curge din partea rețelei către partea bateriei; când bateria se descarcă, comutațiS2este oprit, comutaS1este condus, convertorul bidirecțional DC/DC este în starea de creștere-în sus, iar redresorul bidirecțional PWM funcționează în starea de inversare activă, iar energia stocată în baterie este retransmisă rețelei electrice prin redresor.
