Que é o mecanismo de carga dos cargadores?
Mecanismo de carga dos cargadores
Esta sección ilustra o principio de carga dos cargadores presentando por separado exemplos das estruturas topolóxicas dos circuítos de carga unidireccionais e bidireccionais.
Topoloxía de carga unidireccional
O cargador realiza a conversión entre AC e DC mediante dispositivos electrónicos de potencia. Inevitablemente, os dispositivos electrónicos de potencia introducen potencia reactiva, e unha potencia reactiva excesiva pode levar a flutuacións de tensión da rede eléctrica, a diminución da calidade da subministración de enerxía e un aumento das perdas de liña. A relación entre a potencia activa e a potencia aparente nun circuíto defínese como o factor de potencia. Para suprimir a potencia reactiva excesiva subministrada polo -usuario final á rede eléctrica, impóñense restricións estritas ao factor de potencia tanto para o consumo de electricidade residencial como para o industrial, normalmente non menos de 0,8~0,9. Un dos métodos adoptados é a tecnoloxía PFC (Power Factor Correction), que pode eliminar a contaminación harmónica dos dispositivos electrónicos de potencia e mellorar o factor de potencia de entrada.
A tecnoloxía PFC de ponte completa-de etapa única- ofrece vantaxes como unha estrutura simple, unha alta eficiencia e un transformador de alta-frecuencia con excitación dobre-extremo, polo que é adecuado para aplicacións de alta-potencia. Na Figura 11-21 móstrase un conversor PFC de ponte completa-de etapa-conversor baseado na estrutura de-ponte completa. Funciona en dous estados:condución do brazo superior e inferiorecondución do brazo oposto. Durante a condución do brazo superior e inferior, a corrente no indutor de entrada aumenta. Durante a condución do brazo oposto, a corrente no indutor de entrada cae. O sistema de control axusta a relación (ciclo de traballo) do tempo de condución do brazo superior e inferior dentro do ciclo de carga e descarga do indutor de entrada para axustar a magnitude da corrente no indutor de entrada, facendo que a corrente de entrada sexa unha onda sinusoidal en fase coa tensión de entrada. Isto finalmente elimina os harmónicos de corrente de alto-orde e consegue a corrección do factor de potencia.
Analizando o proceso de fluxo de enerxía, pódese ver que durante a condución do brazo superior e inferior, a tensión no transformador de alta -frecuencia é 0 e o capacitor do filtro de saída proporciona enerxía á carga; durante a condución do brazo oposto, o transformador de alta-frecuencia transfire a enerxía almacenada no indutor de entrada e a subministra
A enerxía do cable de entrada transfírese ao lado secundario do transformador. Despois da rectificación e filtrado de alta{{1}frecuencia, proporciona enerxía á carga. Ao regular o ciclo de traballo do sistema, pódese cambiar a tensión de saída, mantendo a tensión de saída no valor nominal. Dentro dun ciclo de funcionamento, o indutor de entrada completa dous ciclos de carga e descarga, e o transformador de alta-frecuencia é excitado dúas veces, sendo as dúas direccións de excitación opostas. Isto utiliza o núcleo magnético dun xeito push-pull, mellorando a taxa de utilización do núcleo magnético do transformador.
Topoloxía de carga bidireccional
A figura 11-22 mostra a estrutura topolóxica do circuíto principal para cargar e descargar un cargador bidireccional, que inclúe un rectificador PWM de fonte de voltaxe trifásico-semi-ponte e un conversor DC/DC bidireccional.
As fontes de enerxía de CA trifásica-utilízanse habitualmente en aplicacións industriais de alta-tensión e alta-potencia. Bidireccional significa que o fluxo de enerxía pode ser do lado da rede á batería do vehículo ou do lado da batería ao lado da rede. O rectificador PWM de fonte trifásica de -semi-tensión-ponte- da figura é un tipo de rectificador PWM bidireccional, que ten vantaxes como lograr un fluxo de enerxía bidireccional, unha resposta dinámica rápida e un bo rendemento en estado estacionario-. Cando está noestado de rectificación, a enerxía flúe polo lado da rede, a corrente é sinusoidal e a súa fase é a mesma que a tensión da rede; cando opera noestado de inversión activo, a enerxía almacenada na batería do vehículo eléctrico devólvese á rede eléctrica e a-corrente lateral da rede e a forma de onda de corrente son ambas senoidais, cunha diferenza de fase de 180 graos .
O conversor bidireccional DC/DC ten vantaxes como unha resposta dinámica rápida, unha alta eficiencia de conversión de enerxía e menos dispositivos de potencia. Como se mostra na Figura 11-22, cando o cargador está cargando a batería do vehículo eléctrico, cambieS1está conducindo, mentres cambiaS2sempre está apagado. Polo tanto, o rectificador PWM bidireccional funciona no estado de rectificación, e o conversor bidireccional CC/CC está no estado de descenso-abaixo e a enerxía flúe do lado da rede ao lado da batería; cando a batería se está descargando, cambiaS2está apagado, cambiaS1está conducindo, o conversor de CC/CC bidireccional está no estado de aumento-superior e o rectificador PWM bidireccional funciona no estado de inversión activo e a enerxía almacenada na batería devólvese á rede eléctrica a través do rectificador.
