Каков механизм зарядки зарядных устройств?
Зарядный механизм зарядных устройств
В этом разделе иллюстрируется принцип зарядки зарядных устройств путем отдельного представления примеров топологических структур однонаправленных и двунаправленных схем зарядных устройств.
Топология однонаправленной зарядки
Зарядное устройство осуществляет преобразование переменного и постоянного тока с помощью силовых электронных устройств. Силовые электронные устройства неизбежно создают реактивную мощность, а чрезмерная реактивная мощность может привести к колебаниям напряжения в электросети, снижению качества электроснабжения и увеличению потерь в сети. Отношение активной мощности к полной мощности в цепи определяется как коэффициент мощности. Для подавления избыточной реактивной мощности, подаваемой конечным-потребителем в электросеть, вводятся строгие ограничения на коэффициент мощности как для бытового, так и для промышленного потребления электроэнергии, обычно не менее 0,8~0,9. Одним из принятых методов является технология PFC (коррекция коэффициента мощности), которая позволяет устранить гармонические помехи от силовых электронных устройств и улучшить входной коэффициент мощности.
Одноступенчатая-полная-мостовая технология PFC предлагает такие преимущества, как простая структура, высокая эффективность и высокочастотный-трансформатор с двойным-возбуждением, что делает ее подходящей для приложений с высокой-мощностью. Однокаскадный-полный-преобразователь PFC, основанный на полной-мостовой структуре, показан на рисунке 11-21. Он работает в двух состояниях:проводимость верхней и нижней части рукиипроводимость противоположного плеча. Во время проводимости верхнего и нижнего плеча ток во входном индукторе возрастает. При проведении противоположного плеча ток во входном индукторе падает. Система управления регулирует соотношение (рабочий цикл) времени проводимости верхнего и нижнего плеча в пределах цикла зарядки и разрядки входного индуктора, чтобы регулировать величину тока во входном индукторе, делая входной ток синусоидальным, синфазным с входным напряжением. В конечном итоге это устраняет гармоники тока высокого-порядка и обеспечивает коррекцию коэффициента мощности.
Анализируя процесс потока энергии, можно видеть, что во время проводимости верхнего и нижнего плеча напряжение на высокочастотном трансформаторе равно 0, а конденсатор выходного фильтра подает энергию в нагрузку; во время проводимости противоположного плеча высокочастотный-трансформатор передает энергию, запасенную во входном индукторе, и подает ее
Энергия от входного кабеля передается на вторичную обмотку трансформатора. После высокочастотного-выпрямления и фильтрации он подает энергию в нагрузку. Регулируя рабочий цикл системы, можно изменять выходное напряжение, сохраняя выходное напряжение на номинальном значении. В течение одного рабочего цикла входной индуктор выполняет два цикла заряда и разряда, а высокочастотный трансформатор возбуждается дважды, причем два направления возбуждения противоположны. При этом магнитный сердечник используется двухтактным способом, что повышает коэффициент использования магнитного сердечника трансформатора.
Топология двунаправленной зарядки
На рис. 11-22 показана топологическая структура основной схемы зарядки и разрядки двунаправленного зарядного устройства, которая включает трехфазный полумостовой ШИМ-выпрямитель с источником напряжения и двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный.
Трех-источники питания переменного тока обычно используются в промышленных устройствах с высоким-напряжением и большой-мощностью. Двунаправленный означает, что поток энергии может идти со стороны сети к аккумулятору транспортного средства или со стороны аккумулятора на сторону сети. Трех-полумостовой-выпрямитель напряжения-источника ШИМ, показанный на рисунке, представляет собой тип двунаправленного выпрямителя ШИМ, который имеет такие преимущества, как достижение двунаправленного потока энергии, быстрый динамический отклик и хорошие характеристики в устойчивом-состоянии. Когда это всостояние исправления, энергия вытекает со стороны сети, ток синусоидальный, а его фаза равна напряжению сети; когда он действует вактивное состояние инверсии, энергия, запасенная в аккумуляторе электромобиля, возвращается в электросеть, а ток со стороны сети-и форма волны тока имеют синусоидальную форму с разностью фаз 180 градусов.
Двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный имеет такие преимущества, как быстрый динамический отклик, высокая эффективность преобразования энергии и меньшее количество силовых устройств. Как показано на Рисунке 11-22, когда зарядное устройство заряжает аккумулятор электромобиля, переключитеS1проводит, пока переключательS2всегда выключен. Таким образом, двунаправленный выпрямитель ШИМ работает в состоянии выпрямления, а двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный ток находится в понижающем-состоянии понижения, и энергия течет со стороны сети на сторону батареи; когда аккумулятор разряжается, включитеS2выключен, переключитеS1является проводящим, двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный ток находится в состоянии повышающего-повышения, а двунаправленный выпрямитель ШИМ работает в активном состоянии инверсии, а энергия, накопленная в батарее, возвращается в электросеть через выпрямитель.
