Mootorsõidukite elektrisüsteemide areng pakub huvi generaatorite vastu, kes näitusel harva esinevad. Tulevaste vahelduvvoolugeneraatorite kriitilised omadused hõlmavad suuremat võimsust ja juhtimispaksust, kõrgemat temperatuuri ja paremat üleminekureaktsiooni. Jõuelektroonika rakendamine autotööstuses on uus koormuse sobitamise tehnika, mis pakub lihtsat lülitusrežiimiga alaldit, et saavutada tavapärase Lundelli generaatori tipptaseme ja keskmise võimsuse dramaatiline suurenemine lisaks märkimisväärsele uuenduste ebaefektiivsusele. Sõiduki elektrilised elektroonilised komponendid koos üldise toitehalduse ja juhtimissüsteemiga toovad elektrisüsteemi projekteerimisel välja uued väljakutsed. Need jõuelektroonilised komponendid hõlmavad energiasalvestusseadmeid, alalisvoolu / alalisvoolu muundureid, inverterid ja ajab. Autotööstus Power Electronics on leitud paljudest rakendustest mõnda neist mainitakse allpool.
- Kütuse sissepritseseadme solenoidjuhi ahelad
- IGBT süütepoolide juhtimisahelad
- Elektrilised roolivõimendi süsteemid
- 42 V vooluvõrk
- Elektrilised / hübriidajamiga rongid
Lundelli generaator:
Lundelli nimetatakse ka Cla-Pole vahelduvvoolugeneraatoriks on haavaväljas sünkroonmasin, milles rootor koosneb paarist tembeldatud pooluste tükist, mis on kinnitatud silindrikujulise mähise ümber. Lundelli generaator on kõige levinum autodes kasutatav elektritootmise seade. See on enimkasutatud kommertsautode generaatorid. Lisaks sellele selle generaatoriga kaasas oleva sisseehitatud sillalaldi ja pingeregulaatori juhtimisvõimalused. See on haavavälja kolmefaasiline sünkroongeneraator, mis sisaldab sisemist kolmefaasilist dioodialaldit ja pinge regulaatorit. Rootor koosneb paarist stantsitud vardatükist, mis on kinnitatud silindrikujulise mähise ümber. Lundelli generaatorite efektiivsus ja väljundvõimsus on siiski piiratud. See on peamine puudus selle kasutamiseks kaasaegsetes sõidukites, mis nõuavad elektrienergia suurenemist. Välja mähist juhib pingeregulaator libisemisrõngaste ja süsinikuharjade kaudu. Välivool on palju väiksem kui generaatori väljundvool. Väikese vooluga ja suhteliselt siledad libisemisrõngad tagavad suurema töökindluse ja pikema eluea kui see, mida annab alalisvoolugeneraator koos kommutaatori ja suurema vooluga harjadest läbi. Staator on kolmefaasiline konfiguratsioon ja masina väljundis kasutatakse tavapäraselt täisdiooddioodalaldit, et generaatorimasinast kolmefaasilist pingegeneraatorit parandada.
Ülaltoodud joonisel on lihtne Lundelli generaatori (lülitatud režiimiga alaldi) mudel. Masina väljavoolu määrab regulaatori väljatulevool, mis rakendab a impulsi laius moduleeritud pinge kogu välja mähises. Keskmine väljavool määratakse välja mähise takistuse ja regulaatori rakendatava keskmise pinge järgi. Muutused väljavoolus toimuvad L / R välja mähise ajakonstandiga, mis on tavaliselt järjekorras. See pikaajaline konstant domineerib generaatori mööduvat jõudlust. Armatuur on kujundatud sinusoidaalsete 3-faasiliste tagurpinge pingetega nagu Vsa, Vsb, Vsc ja lekkeinduktsioon Ls. Elektriline sagedus ω on proportsionaalne mehaanilise kiiruse ωm ja masina pooluste arvuga. Tagumise emf-pinge suurus on võrdeline nii sageduse kui ka väljavooluga.
V = võti
Lundelli generaatoril on suur staatori lekke reaktants. Reaktiivsete languste ületamiseks suure generaatori voolu korral on vaja suhteliselt suuri masina tagasi emf suuruseid. Generaatori koormuse järsk vähenemine vähendab reaktiivseid tilka ja selle tulemusel ilmub generaatori väljundisse suur osa tagumisest pingest, enne kui välivoolu saab vähendada. Sellest tulenev mööduv tahe toimub. Selle mööduva summutuse saab uue generaatorisüsteemiga hõlpsasti saavutada lülitiga alaldi nõuetekohase juhtimise abil.
Dioodsild parandab vahelduvvoolumasina väljundi konstantseks pingeallikaks Vo, mis tähistab akut ja sellega seotud koormusi. See lihtne mudel haarab palju Lundelli generaatori elutähtsaid aspekte, jäädes samas süsteemselt juhitavaks. Ümberlülitatud režiimiga jõuelektroonika rakendamine koos ümberkujundatud armatuuriga võib pakkuda võimsuse ja tõhususe valikut täiustusi. Parema jõudluse saavutamiseks võime need dioodid asendada MOSFET-idega. Lisaks vajavad MOSFETid värava draivereid ja väravajuhid vajavad toiteallikaid, sealhulgas taseme nihkega toiteallikaid. Seega on täisaktiivse silla asendamine dioodsillaga märkimisväärne.
Selles süsteemis võime lisada ka võimenduslüliti, mis võib olla MOSFET, millele järgneb juhitava lülitina dioodsild. See lüliti lülitatakse impulsi laiuse modulatsioonis kõrgel sagedusel sisse ja välja. Keskmises mõttes toimib võimenduslüliti komplekt alalisvoolu trafona, mille pöörete suhe on reguleeritud PWM-i suhtarvuga. Kui eeldada alaldi kaudu voolu suhteliselt konstantset PWM-tsükli jooksul, reguleerides töösuhet d, saab silla väljundis keskmist pinget muuta mis tahes väärtuseni, mis on madalam generaatorisüsteemi väljundpingest.
PWM-juhitava alaldi kasutamine dioodalaldi asemel võimaldab järgmisi peamisi eeliseid, nagu võimendustoiming väljundvõimsuse suurendamiseks madalal kiirusel ja võimsusteguri korrigeerimine masinas väljundvõimsuse maksimeerimiseks.
Kui elektriline koormus suureneb, kuna generaatorilt võetakse rohkem voolu, langeb väljundpinge, mille omakorda tuvastab regulaator, mis suurendab töötsüklit välivoolu suurendamiseks ja seega väljundpinge suureneb. Samamoodi, kui toimub elektrikoormuse vähenemine, väheneb töötsükkel nii, et väljundpinge väheneb. PWM-täissilla alaldit (PFBR) saab kasutada väljundvõimsuse maksimeerimiseks sinusoidse PWM-juhtimisega. PFBR on üsna kallis ja keeruline lahendus. See loeb mitme aktiivse lüliti jaoks ja nõuab rootori asendi tuvastamist või keerukaid mõttetuid algoritme.
Kuid nagu sünkroonne alaldi, pakub see ka kahesuunalist vooluvoolu juhtimist. Kui kahesuunalist voolu ei ole vaja, võime kasutada muid PWM-alaldeid nagu kolm ühefaasilist BSBR-struktuuri. Sellel on kaks korda vähem aktiivseid lüliteid ja neile kõigile viidatakse maapinnale. Aktiivseid lüliteid saab vähendada ainult ühele, kasutades Boost Switched-ModeRectifier (BSMR). Selle topoloogia korral pole rotorpositsiooniandurit vaja kasutada, kuid toitenurka ei saa juhtida.
