Kaj je polnilni mehanizem polnilnikov?
Polnilni mehanizem polnilnikov
Ta razdelek ponazarja princip polnjenja polnilnikov z ločeno predstavitvijo primerov topoloških struktur enosmernih in dvosmernih vezij polnilnikov.
Topologija enosmernega polnjenja
Polnilnik izvaja pretvorbo med izmeničnim in enosmernim tokom prek napajalnih elektronskih naprav. Močnostne elektronske naprave neizogibno povzročajo jalovo moč, čezmerna jalova moč pa lahko povzroči nihanje napetosti v električnem omrežju, zmanjšano kakovost napajanja in povečane izgube v liniji. Razmerje med delovno močjo in navidezno močjo v vezju je definirano kot faktor moči. Za zmanjšanje čezmerne jalove moči, ki jo dovaja končni-uporabnik v električno omrežje, so uvedene stroge omejitve faktorja moči tako za stanovanjsko kot za industrijsko porabo električne energije, običajno ne manj kot 0,8~0,9. Ena od uporabljenih metod je tehnologija PFC (Power Factor Correction), ki lahko odpravi harmonično onesnaženje iz močnostnih elektronskih naprav in izboljša vhodni faktor moči.
Enostopenjska -polno{1}}mostna tehnologija PFC ponuja prednosti, kot so preprosta struktura, visok izkoristek in visoko-frekvenčni transformator z dvojnim-končnim vzbujanjem, zaradi česar je primerna za aplikacije z veliko-močjo. Enostopenjski-polnomostni-pretvornik PFC, ki temelji na celotni-strukturi mostu, je prikazan na sliki 11-21. Deluje v dveh stanjih:prevodnost zgornje in spodnje rokeinprevod nasprotne roke. Med prevajanjem zgornje in spodnje roke se tok v vhodnem induktorju poveča. Med prevajanjem nasprotne roke tok v vhodnem induktorju pade. Krmilni sistem prilagaja razmerje (delovni cikel) časa prevodnosti zgornje in spodnje roke znotraj cikla polnjenja in praznjenja vhodnega induktorja, da prilagodi velikost toka v vhodnem induktorju, tako da je vhodni tok sinusni val v fazi z vhodno napetostjo. To končno odpravi-tokovne harmonike visokega reda in doseže korekcijo faktorja moči.
Pri analizi procesa pretoka energije je razvidno, da je med prevodom zgornje in spodnje roke napetost na visoko-frekvenčnem transformatorju enaka 0, kondenzator izhodnega filtra pa dovaja energijo bremenu; med prevodom nasprotne roke visoko-frekvenčni transformator prenese energijo, shranjeno v vhodnem induktorju, in jo dovaja
Energija iz vhodnega kabla se prenese na sekundarno stran transformatorja. Po-visokofrekvenčnem popravljanju in filtriranju dovaja energijo bremenu. Z uravnavanjem obratovalnega cikla sistema je mogoče spremeniti izhodno napetost, pri čemer izhodna napetost ostane na nazivni vrednosti. Znotraj enega obratovalnega cikla vhodna tuljava opravi dva cikla polnjenja in praznjenja, visoko-frekvenčni transformator pa se vzbuja dvakrat, pri čemer sta smeri vzbujanja nasprotni. To izkorišča magnetno jedro na potisni-vlečni način, kar izboljša stopnjo izkoriščenosti magnetnega jedra transformatorja.
Dvosmerna topologija polnjenja
Slika 11-22 prikazuje topološko strukturo glavnega vezja za polnjenje in praznjenje dvosmernega polnilnika, ki vključuje tri-fazni pol-mostni PWM usmernik napetostnega izvora in dvosmerni pretvornik DC/DC.
Tri{0}}fazni viri izmeničnega toka se običajno uporabljajo v industrijskih aplikacijah z visoko-napetostjo in visoko{2}}močjo. Dvosmerni pomeni, da je lahko pretok energije od strani omrežja do akumulatorja vozila ali od strani akumulatorja do strani omrežja. Tri-fazni pol{6}}mostni napetostni-izvorni usmernik PWM na sliki je vrsta dvosmernega usmernika PWM, ki ima prednosti, kot so doseganje dvosmernega pretoka energije, hiter dinamičen odziv in dobro delovanje v-stalnem stanju. Ko je vstanje popravka, energija teče s strani omrežja, tok je sinusoiden, njegova faza pa je enaka napetosti omrežja; ko deluje vstanje aktivne inverzije, se energija, shranjena v bateriji električnega vozila, vrne v električno omrežje, tok na-strani omrežja in tokovna valovna oblika pa sta sinusoidna s fazno razliko 180 stopinj.
Dvosmerni pretvornik DC/DC ima prednosti, kot so hiter dinamični odziv, visoka učinkovitost pretvorbe energije in manj napajalnih naprav. Kot je prikazano na sliki 11-22, ko polnilec polni baterijo električnega vozila, preklopiteS1vodi, medtem ko stikaloS2je vedno izklopljen. Zato dvosmerni usmernik PWM deluje v stanju popravljanja, dvosmerni pretvornik DC/DC pa je v stanju znižanja stopenj-navzdol in energija teče od strani omrežja do strani baterije; ko se baterija prazni, preklopiteS2je izklopljen, stikaloS1prevaja, je dvosmerni pretvornik DC/DC v stanju pospeševanja-navzgor, dvosmerni usmernik PWM pa deluje v stanju aktivne inverzije, energija, shranjena v bateriji, pa se prek usmernika vrne v električno omrežje.
