Подумайте про дні, коли напівпровідники не були поширеними, коли труднощі полягають у збільшенніПостійний струмНапруги для ініціатив з низькою потужністю. Перетворена серія вібраторних ланцюгівDC до AC, а потім посилення трансформаторів використовувались для підвищення напруги. Схема випрямляча була кінцевою межею, оскільки він дозволив перетворити постійну струму. Для високої потужності було введено набір двигуна, при цьому дія мотору спрямовує генератор, щоб забезпечити необхідну напругу навантаження.
Хоча ці стратегії були успішними, вони були дорогими та неефективними, але вони залишалися популярними завдяки відсутності інших варіантів. З появою напівпровідників живлення та інтегрованих схем, живлення постійного струму на основі трансформатора, який використовує високочастотний вхід змінного струму для модуляції напруги, з'явився як чіткий переможець в додатках електромобілів (EV). Випрямлячі використовувались для перетворення живлення змінного струму назад у постійний струм, що робить можливим динамічне регулювання напруги.
Чому EVS потребують перетворювачів DC-DC
Для задоволення посилених потреб потужності ЕВ та гібридних транспортних засобів напруги акумулятора збільшилися до діапазону від 300 В до 800 В, хоча потоки струму та складність кабелю залишаються розумними. Однак не всі електричні навантаження в роботі автомобілів на цих напругах, саме там є перетворювач постійного струму.
Перетворювачі постійного струму DC для ЕВ часто потрапляють до однієї з двох категорій - тих, що відмовляються від високих напруг (перетворювачів доларів) або мостових прогалин низької напруги, посилюючи (підсилюючи перетворювачі). Наприклад, первинний перетворювач постійного струму транспортного засобу відповідає за зменшення напруги від акумулятора до стандартних 12 В, який потім використовується широким спектром систем, включаючи фари, насоси та двигуни вікон. Пристосованість цього перетворювача робить його ідеальним для задоволення найрізноманітніших вимог до навантаження. У певних сценаріях перетворювачі DC-DC закликають виконувати двонаправлені завдання, що охоплюють як напругу, так і функції зниження, часто зустрічаються в легких гібридних установках.
Поширені типи перетворювачів постійного струму в ЕВ
Перетворювачі постійного струму/постійного струму можна зазвичай класифікувати на дві основні категорії:
Перетворювачі без ізоляції
Цей вид перетворювача вживає, коли необхідно змінити напругу на відносно невеликий коефіцієнт (як правило, менше 4: 1), і коли немає вимоги до діелектричної ізоляції між входом і виходом. У цій групі існує п’ять первинних типів перетворювачів: Buck, Boost, Buck-boost, CUK та перетворювачі зарядки. Перетворювачі Buck-bust та Cuk можуть виконувати обидві напруги зменшуються та збільшувати завдання. З іншого боку, перетворювач зарядного насоса підходить або для підвищення напруги, або інвертування його, хоча він зазвичай використовується для нижчих додатків електроенергії.
Перетворювачі з ізоляцією
У цій категорії перетворювачів зазвичай використовується високочастотний трансформатор. Ситуації, коли необхідна повна ізоляція між вихідним та вхідним викликом для ізольованих перетворювачів. У цій групі існують численні типи перетворювачів, включаючи напівмостуль, повний мостовий, мухоловки, перетворювачі вперед та поштовх постійного струму/постійного струму. Усі ці перетворювачі пропонують перевагу в двосторонній та здатні досягти високого зменшення напруги або збільшення коефіцієнтів.
Фактори, які слід враховувати при розробці перетворювача постійного струму для EV
Вибираючи перетворювач постійного струму для EV, слід врахувати кілька факторів. Одним з важливих факторів є можливість передачі електроенергії, оскільки перетворювач повинен мати можливість забезпечити надійну та швидку передачу енергії. Ефективність є ще одним важливим фактором, оскільки перетворювач повинен мати можливість ефективно перетворювати та передавати потужність між джерелами енергії та EV. Кількість компонентів та кількості компонентів також важлива, оскільки низький кількість компонентів може призвести до більш компактного та економічного перетворювача. Крім того, перетворювач повинен мати можливість обробляти високі та високі рівні, що робить його придатним для практичних додатків EV. Нарешті, слід враховувати реалізацію системи управління та вибір стратегії управління для забезпечення належної роботи та виконання перетворювача.
Переваги перетворювачів постійного струму для EVS
Пристосовані перетворювачі DC-DC пропонують ефективну конверсію енергії та можуть вирішити обмеження сучасних енергетичних систем.
Багато допоміжних систем та компонентів у транспортних засобах розроблені для роботи на стандартних рівнях автомобільної напруги (наприклад, 12 В). Оскільки EVS часто використовують акумуляторні системи з високою напругою, перетворювачі постійного струму забезпечують сумісність, забезпечуючи необхідні рівні напруги для цих компонентів.
Двонаправлені перетворювачі підходять для застосувань низької напруги і можуть ефективно передавати відновлювану енергію, але вони можуть бути не доцільними для додатків високої напруги через низький приріст.
Двонаправлені перетворювачі також допомагають у таких програмах, як регенеративне гальмування, де енергія, що виробляється під час гальмування, може бути перетворена назад у корисну енергію та зберігається в основному акумуляторі.
Ізольовані перетворювачі постійного струму DC забезпечують важливу функцію безпеки в EVS. Вони створюють бар'єр між високостільними компонентами, як тягова батарея, та системами низької напруги.