Cơ chế sạc của bộ sạc là gì?
Cơ chế sạc của bộ sạc
Phần này minh họa nguyên lý sạc của bộ sạc bằng cách trình bày riêng các ví dụ về cấu trúc tôpô của mạch sạc một chiều và hai chiều.
Cấu trúc liên kết sạc đơn hướng
Bộ sạc thực hiện việc chuyển đổi giữa AC và DC thông qua các thiết bị điện tử công suất. Không thể tránh khỏi, các thiết bị điện tử công suất tạo ra công suất phản kháng và công suất phản kháng quá mức có thể dẫn đến dao động điện áp lưới điện, giảm chất lượng nguồn điện và tăng tổn thất đường dây. Tỷ lệ công suất tác dụng và công suất biểu kiến trong mạch được định nghĩa là hệ số công suất. Để ngăn chặn công suất phản kháng quá mức do người dùng-cuối cung cấp cho lưới điện, các hạn chế nghiêm ngặt về hệ số công suất được áp dụng cho cả mức tiêu thụ điện dân dụng và công nghiệp, thường không dưới 0,8~0,9. Một trong những phương pháp được áp dụng là công nghệ PFC (Hiệu chỉnh hệ số công suất), có thể loại bỏ ô nhiễm sóng hài từ các thiết bị điện tử công suất và cải thiện hệ số công suất đầu vào.
Công nghệ PFC cầu-toàn tầng{1}}một tầng mang lại những ưu điểm như cấu trúc đơn giản, hiệu suất cao và biến áp tần số-cao với khả năng kích thích-hai đầu, khiến công nghệ này phù hợp với các ứng dụng công suất-cao. Bộ chuyển đổi PFC cầu-toàn bộ giai đoạn{7}}đơn dựa trên cấu trúc cầu-toàn bộ được hiển thị trong Hình 11-21. Nó hoạt động ở hai trạng thái:dẫn truyền cánh tay trên và dướiVàdẫn truyền cánh tay đối diện. Trong quá trình dẫn truyền ở cánh tay trên và cánh tay dưới, dòng điện trong cuộn cảm đầu vào tăng lên. Trong quá trình dẫn điện của cánh tay đối diện, dòng điện trong cuộn cảm đầu vào giảm xuống. Hệ thống điều khiển điều chỉnh tỷ lệ (chu kỳ nhiệm vụ) của thời gian dẫn truyền nhánh trên và nhánh dưới trong chu kỳ sạc và xả của cuộn cảm đầu vào để điều chỉnh cường độ dòng điện trong cuộn cảm đầu vào, làm cho dòng điện đầu vào trở thành sóng hình sin cùng pha với điện áp đầu vào. Điều này cuối cùng sẽ loại bỏ các sóng hài dòng điện bậc cao và đạt được hiệu chỉnh hệ số công suất.
Phân tích quá trình truyền năng lượng, có thể thấy rằng trong quá trình dẫn truyền nhánh trên và nhánh dưới, điện áp trên máy biến áp tần số cao-là 0 và tụ lọc đầu ra cung cấp năng lượng cho tải; trong quá trình dẫn truyền nhánh đối diện, máy biến áp tần số cao-sẽ truyền năng lượng được lưu trữ trong cuộn cảm đầu vào và cung cấp năng lượng đó
Năng lượng từ cáp đầu vào được truyền sang phía thứ cấp của máy biến áp. Sau khi-điều chỉnh và lọc tần số cao, nó sẽ cung cấp năng lượng cho tải. Bằng cách điều chỉnh chu kỳ làm việc của hệ thống, điện áp đầu ra có thể thay đổi, giữ điện áp đầu ra ở giá trị định mức. Trong một chu kỳ vận hành, cuộn cảm đầu vào hoàn thành hai chu kỳ sạc và phóng điện, đồng thời-máy biến áp tần số cao được kích thích hai lần, với hai hướng kích thích ngược nhau. Điều này sử dụng lõi từ theo cách đẩy{6}}kéo, cải thiện tốc độ sử dụng lõi từ của máy biến áp.
Cấu trúc liên kết sạc hai chiều
Hình 11-22 thể hiện cấu trúc tôpô của mạch chính dùng để sạc và xả bộ sạc hai chiều, bao gồm bộ chỉnh lưu nguồn điện áp cầu ba-nửa pha-PWM và bộ chuyển đổi DC/DC hai chiều.
Nguồn điện xoay chiều ba pha thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp có điện áp cao và điện áp cao-cao. Hai chiều có nghĩa là dòng năng lượng có thể từ phía lưới điện đến ắc quy xe hoặc từ phía ắc quy sang phía lưới điện. Bộ chỉnh lưu ba pha-nửa pha{6}}điện áp cầu-PWM trong hình là một loại bộ chỉnh lưuPWM hai chiều, có những ưu điểm như đạt được dòng năng lượng hai chiều, phản hồi động nhanh và hiệu suất trạng thái ổn định-tốt. Khi nó ở trongtrạng thái chỉnh lưu, năng lượng chảy ra từ phía lưới điện, dòng điện có dạng hình sin và pha của nó trùng với điện áp lưới điện; khi nó hoạt động trongtrạng thái đảo ngược hoạt động, năng lượng tích trữ trong pin xe điện sẽ được đưa trở lại lưới điện và dòng điện-phía lưới cũng như dạng sóng dòng điện đều có dạng hình sin, có độ lệch pha là 180 độ .
Bộ chuyển đổi DC/DC hai chiều có các ưu điểm như đáp ứng động nhanh, hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao và ít thiết bị cấp nguồn hơn. Như minh họa trong Hình 11-22, khi bộ sạc đang sạc ắc quy xe điện, hãy chuyển đổiS1đang tiến hành, trong khi chuyển đổiS2luôn tắt. Do đó, bộ chỉnh lưu PLC hai chiều hoạt động ở trạng thái chỉnh lưu và bộ chuyển đổi DC/DC hai chiều ở trạng thái giảm dần và năng lượng truyền từ phía lưới sang phía pin; khi hết pin, hãy chuyển đổiS2đang tắt, hãy chuyển đổiS1đang hoạt động, bộ chuyển đổi DC/DC hai chiều ở trạng thái tăng cường-và bộ chỉnh lưu hai chiều hoạt động ở trạng thái đảo ngược hoạt động và năng lượng lưu trữ trong pin sẽ được đưa trở lại lưới điện thông qua bộ chỉnh lưu.
