電動(dòng)車(chē)輛中的DC-DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)用

直流直流轉(zhuǎn)換器是一種機(jī)電設(shè)備或電路,用于根據(jù)電路要求將直流電壓從一個(gè)電平轉(zhuǎn)換到另一個(gè)電平。屬于電力轉(zhuǎn)換器家族,直流-直流轉(zhuǎn)換器可用于電池等小電壓應(yīng)用或高壓輸電等高壓應(yīng)用。

在沒(méi)有半導(dǎo)體的情況下,低功率項(xiàng)目將直流電壓轉(zhuǎn)換為更高電壓的一種常見(jiàn)技術(shù)是通過(guò)振動(dòng)器電路將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓。然后,使用加電壓變壓器來(lái)提高輸出電壓水平,然后是?整流電路 執(zhí)行直流轉(zhuǎn)換。在需要大功率的應(yīng)用中,采用了電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的組合.電動(dòng)機(jī)操作發(fā)電機(jī),提供所需的負(fù)載電壓.這些技術(shù)費(fèi)用昂貴,效率較低,但由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有其他的方法,因此使用了這些技術(shù)。

電力半導(dǎo)體和集成電路的發(fā)明導(dǎo)致了不同的較便宜的解決方案,如直流電源,其中高頻交流輸入變壓器。這種設(shè)備價(jià)格便宜,操作方便.它通過(guò)整流器改變?cè)俅无D(zhuǎn)換為直流的電壓。

直流-直流轉(zhuǎn)換器的操作

轉(zhuǎn)換器的操作通常采用開(kāi)關(guān)技術(shù).開(kāi)關(guān)操作的DC-DC轉(zhuǎn)換器根據(jù)應(yīng)用需求將直流電壓從一個(gè)電平轉(zhuǎn)換到另一個(gè)電平;輸出電壓因此可以高于或低于輸入值。在轉(zhuǎn)換過(guò)程中,轉(zhuǎn)換器存儲(chǔ)能量一段時(shí)間,并提供不同級(jí)別的輸出。能量以磁場(chǎng)的形式儲(chǔ)存在導(dǎo)體的變壓器中,以電場(chǎng)的形式儲(chǔ)存在電容器中。開(kāi)關(guān)電壓轉(zhuǎn)換比線性電壓轉(zhuǎn)換更容易處理,也更節(jié)能,因?yàn)樵诰€性電壓轉(zhuǎn)換中,功率被熱量耗散。為了達(dá)到效率,需要高速升降的半導(dǎo)體器件。高速開(kāi)關(guān)需要一個(gè)準(zhǔn)確的布局,使電路創(chuàng)建困難。開(kāi)關(guān)模式轉(zhuǎn)換器的高效率降低了對(duì)散熱器的需求,增加了電池的使用壽命。使用Fts可以提高轉(zhuǎn)換器的效率,因?yàn)檫@些設(shè)備執(zhí)行轉(zhuǎn)換過(guò)程的效率比BJts少損失。

直流-直流轉(zhuǎn)換器的其他改進(jìn)包括用功率FET來(lái)替換反激二極管同步整流電路,它的電阻較小,減少了開(kāi)關(guān)過(guò)程中的損失。

大多數(shù)DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)目的是將潮流導(dǎo)向一個(gè)方向，從輸入到輸出。然而，所有開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)電路可以雙向傳輸，通過(guò)更換所有二極管控制的有源整流電路在任何方向傳輸功率。雙向轉(zhuǎn)換器適用于車(chē)輛的再生制動(dòng)等應(yīng)用，即在駕駛過(guò)程中給予車(chē)輪動(dòng)力，在制動(dòng)時(shí)接收動(dòng)力。

就像所有高頻電路一樣，必須采取一些措施來(lái)創(chuàng)建DC-DC轉(zhuǎn)換器，如組件選擇、連接和開(kāi)關(guān)噪聲，必須設(shè)置在一個(gè)可接受的水平。最初，創(chuàng)建成本高于線性調(diào)節(jié)器，但后來(lái)由于使用了最新的電路創(chuàng)建技術(shù)而降低。如今,DC-DC轉(zhuǎn)換器是基于IC,需要一些額外的組件。它們也存在于幾個(gè)電子結(jié)構(gòu)中的混合配置中。

圖1顯示了不同類(lèi)型的DC-DC轉(zhuǎn)換器:巴克、塞普、巴克-博斯特和喬克電路。這些電路的輸入位于左側(cè),而輸出則提供給右側(cè)的負(fù)載。電源開(kāi)關(guān)可以是MOSIFT、IGBT或BJts。

圖1:DC-DC轉(zhuǎn)換器的類(lèi)型

直流直流變換器特性

本文介紹了變換器的主要特點(diǎn).

當(dāng)前評(píng)級(jí)

這是最高值的電流轉(zhuǎn)換器可以提供給負(fù)載.

溫度等級(jí)

它是直流直流變換器在全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)必須承受的最高溫度值。操作溫度必須根據(jù)等級(jí)設(shè)置,否則,轉(zhuǎn)爐可能會(huì)損壞和過(guò)熱。

波壓

這個(gè)值定義了轉(zhuǎn)換器輸出的波紋電壓.在操作中必須小心這些評(píng)級(jí)。

電壓等級(jí)

直流直流變換器有一些限制,確定了轉(zhuǎn)換器的電壓轉(zhuǎn)換能力。

轉(zhuǎn)換器尺寸和重量

由于開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器可以在更高的頻率工作,他們可以設(shè)計(jì)一個(gè)小足跡。在轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)過(guò)程中,必須在電路的大小及其效率之間找到一個(gè)折衷方案。

電動(dòng)車(chē)輛的DC-DC轉(zhuǎn)換器

在我們周?chē)苿?dòng)的許多不同類(lèi)型的車(chē)輛會(huì)造成空氣污染、全球變暖和地球資源的枯竭。為了解決這些問(wèn)題,解決辦法是用?電子束,混合動(dòng)力車(chē)及燃料電池電動(dòng)車(chē)。電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)使用兩種儲(chǔ)能裝置。第一種是多功能儲(chǔ)能系統(tǒng),用于存儲(chǔ)高能量,第二種是可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)(RESS),提供高功率的可逆轉(zhuǎn)性。MES提供了一個(gè)高的練習(xí)場(chǎng),并有良好的再生制動(dòng)和加速度系統(tǒng)。儲(chǔ)能裝置改變輸出電壓基于負(fù)載和高電壓的直流連接為車(chē)輛工程師在配置能源存儲(chǔ)元件與牽引驅(qū)動(dòng)。直流直流轉(zhuǎn)換器可用于電力系統(tǒng)中的接口元件。

汽車(chē)轉(zhuǎn)換器必須輕、小、可靠、有效,并產(chǎn)生低電磁干擾。

電動(dòng)車(chē)直流-直流轉(zhuǎn)換器的類(lèi)型

在圖2中,我們可以看到電動(dòng)汽車(chē)中使用的不同類(lèi)型的轉(zhuǎn)換器。它展示了至少一個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器如何將直流連接連接到燃料電池或超級(jí)電容器模塊。電動(dòng)汽車(chē)有不同的能源,如燃料電池和電池超級(jí)電容器。在電動(dòng)汽車(chē)中,使用一種或多種儲(chǔ)能裝置。降低整體成本和數(shù)量,提供良好的運(yùn)行.常用的能量?jī)?chǔ)存器是電池和超級(jí)電容器。這些設(shè)備配置為不同配置的燃料電池棧。正常配置是兩個(gè)模塊的平行連接:燃料電池或電池、燃料電池或超級(jí)電容器、電池或超級(jí)電容器。在這種方法中,功率不是用于控制,而是可以通過(guò)分量阻抗值來(lái)測(cè)量。阻礙取決于不同的參數(shù),如效率和設(shè)備的健康狀況。電壓參數(shù)也與兩個(gè)組件的規(guī)格相符。這是燃料電池/電池組合的情況,由于電池的固定電壓,燃料電池在整個(gè)時(shí)間內(nèi)必須有相同的功率。在電池或超級(jí)電容器組合的情況下,只能使用非常小的電容器能量交換功能。這就是電池電壓的恒定值.可以選擇直流直流變換器的輸出電壓,調(diào)節(jié)每個(gè)器件的功率。由于電池的固定電壓,燃料電池在整個(gè)時(shí)間內(nèi)必須有相同的功率。在電池或超級(jí)電容器組合的情況下,只能使用非常小的電容器能量交換功能。這就是電池電壓的恒定值.可以選擇直流直流變換器的輸出電壓,調(diào)節(jié)每個(gè)器件的功率。由于電池的固定電壓,燃料電池在整個(gè)時(shí)間內(nèi)必須有相同的功率。在電池或超級(jí)電容器組合的情況下,只能使用非常小的電容器能量交換功能。這就是電池電壓的恒定值.可以選擇直流直流變換器的輸出電壓,調(diào)節(jié)每個(gè)器件的功率。

圖2:電動(dòng)車(chē)直流-直流轉(zhuǎn)換器的類(lèi)型

直流直流變換器是一種能在不同級(jí)別轉(zhuǎn)換能量并在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中存儲(chǔ)能量的電力轉(zhuǎn)換電路。本文將討論應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的不同類(lèi)型的DC-DC轉(zhuǎn)換器。

非孤立轉(zhuǎn)換器

非孤立轉(zhuǎn)換器用于電壓以4:1的比率增加或減少的應(yīng)用。這樣,輸出和輸入就沒(méi)有介質(zhì)隔離。非孤立轉(zhuǎn)換器也有子類(lèi)型:充電泵,巴克,庫(kù)克,巴克-博斯特,巴克,和提升。雄鹿用于電壓降低和電壓增加或增加。巴克-博斯特和庫(kù)克轉(zhuǎn)換器用于增加和降低電壓。電荷泵轉(zhuǎn)換器用于電壓的提升和電壓的倒置,是部分工程的組成部分。

磁變器

直流直流轉(zhuǎn)換器定期存儲(chǔ)能量,并在電感器或變壓器中釋放能量,頻率值為300千赫茲至10千兆赫。通過(guò)穩(wěn)定性,可以控制為傳輸負(fù)載所需的功率充電的責(zé)任周期。

有了這個(gè)控制器,可以在輸入和輸出電流之間使用,也可以通過(guò)電路維護(hù)恒定功率。有變壓器的轉(zhuǎn)換器可以在輸入和輸出之間提供操作.

孤立轉(zhuǎn)換器

在這些轉(zhuǎn)換器中,使用高頻變壓器。對(duì)于輸出完全與輸入分離的應(yīng)用程序,使用此轉(zhuǎn)換器。有不同類(lèi)型的孤立轉(zhuǎn)換器,如半橋,全橋,飛黑色向前,和推拉直流轉(zhuǎn)換器。這些轉(zhuǎn)換器可用作雙向轉(zhuǎn)換器。

電動(dòng)直流直流轉(zhuǎn)換器的特性

對(duì)于接口,燃料電池DC-DC轉(zhuǎn)換器提高燃料電池電壓和調(diào)節(jié)直流鏈路電壓。而超級(jí)電容器的接口需要可逆直流轉(zhuǎn)換器.具有一定設(shè)計(jì)和應(yīng)用特點(diǎn)的直流直流轉(zhuǎn)換器有不同的類(lèi)型。但就車(chē)輛而言,下文列出的一些考慮因素如下:

· 車(chē)輛使用的轉(zhuǎn)換器效率必須很高

· 轉(zhuǎn)爐必須體積小重量小

· 電磁干擾較少

· 從燃料電池得到的波波

· 該函數(shù)必須提供電壓上升或上升功能

· 功率轉(zhuǎn)換器流量的調(diào)節(jié)提供了轉(zhuǎn)換器輸入電壓的不同變化

每種轉(zhuǎn)換器都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn).像DC-DC增強(qiáng)器轉(zhuǎn)換器不遵循電隔離。輸入量和輸出量的巨大變化會(huì)引起開(kāi)關(guān)的應(yīng)力,這種電路效應(yīng)會(huì)受到高電流和電壓波紋的影響,也會(huì)面臨很大的問(wèn)題。

簡(jiǎn)單的多通道轉(zhuǎn)換器有助于減少輸入輸出電流和電壓的波紋,增加電路的重量,提高效率。該電路不適合高電壓升幅比,因?yàn)橥ㄟ^(guò)電路的阻抗限制了工作周期,導(dǎo)致最高升幅比約為4。因此,需要兩個(gè)系列配置的升壓轉(zhuǎn)換器才能獲得一定的電壓增益。全橋式直流轉(zhuǎn)換器用于需要電氣隔離的應(yīng)用。由于電壓和電流值較低,全橋直流直流變換器適用于大功率輸電。它在輸入和輸出時(shí)面對(duì)小電壓和電流的波紋.

直流直流轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)

· 轉(zhuǎn)換器的使用簡(jiǎn)化了電源的電路

· 轉(zhuǎn)換器的使用使電路和工程中的電池空間消失

· 它提供負(fù)極性和正極性的有組織產(chǎn)出

· 直流控制電路使用此設(shè)備,電壓調(diào)節(jié)器使用此模塊

· 它屬于混合電路,它的所有電路部件都在一個(gè)單一的結(jié)構(gòu)或外殼中。

· 它有助于在需要時(shí)延長(zhǎng)電壓

· 該設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)是它在電路的輸入和輸出端之間提供隔離。

直流直流變換器的缺點(diǎn)

· 這些轉(zhuǎn)換器在操作過(guò)程中引起噪音

· 它具有高的波紋電流和高的黃土和高的輸入和輸出電容值。

· 轉(zhuǎn)換器的電路很昂貴

· 這些電路提供不穩(wěn)定的電壓和電流供應(yīng).

結(jié)論

直流直流轉(zhuǎn)換器是一種根據(jù)電路和項(xiàng)目要求,有助于直流電壓轉(zhuǎn)換到其他級(jí)別,無(wú)論是更高或更低級(jí)別的電子設(shè)備。它是電源的一個(gè)基本部分,改變電壓值,以操作不同的應(yīng)用,無(wú)論是低或高直流電壓。它是電動(dòng)車(chē)的主要部件,由電池組成,提供高直流電壓。由于電動(dòng)機(jī)組件在不同的電壓水平(高或低)上工作,所以使用這些組件的電壓值。直流直流轉(zhuǎn)換器已經(jīng)成為電動(dòng)車(chē)和其他在不同直流水平運(yùn)行的電子項(xiàng)目的重要組成部分。