Giải thích chi tiết về biến tần trên xe điện
Biến tần là thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) do pin cung cấp thành dòng điện xoay chiều (AC). Động cơ của xe điện dẫn động các bánh xe bằng dòng điện xoay chiều này. Để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của toàn bộ xe điện, phải giảm thiểu tổn thất năng lượng của biến tần.
Tổng quan về biến tần
Biến tần trong xe điện là thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) do ắc quy cung cấp thành dòng điện xoay chiều (AC). Điều này là do động cơ kéo lắp trên xe điện chủ yếu được dẫn động bằng dòng điện xoay chiều. Công suất đầu ra của biến tần được đặt theo công suất đầu ra của động cơ (30kW đến 400kW, v.v.).
Thông thường, số lượng bộ biến tần lắp trên ô tô là khoảng từ 1 đến 2. Tuy nhiên, trong trường hợp loại động cơ trung tâm (phương pháp trong đó mỗi lốp được dẫn động bởi một động cơ) thì cần có một bộ biến tần cho mỗi động cơ.
Về các loại động cơ
Có hai loại động cơ chính là động cơ đĩa chổi than và động cơ không chổi than. Động cơ đĩa chổi than được sử dụng cho các thiết bị nhỏ và vì chúng được điều khiển bằng điện áp DC nên việc điều khiển chúng tương đối đơn giản. Động cơ không chổi than nhấn mạnh đến hiệu quả sử dụng năng lượng và phù hợp với các tình huống yêu cầu điều chỉnh tốc độ (tốc độ) quay chính xác. Chúng được sử dụng trong động cơ kéo để dẫn động, v.v. Vì chúng được dẫn động bằng nguồn điện xoay chiều nên bộ biến tần chuyển đổi nguồn DC thành nguồn AC là không thể thiếu.
Xu hướng thị trường và thiết bị
Khi số lượng xe điện tăng lên, số lượng bộ biến tần được lắp đặt cũng sẽ tăng lên. Ngoài ra, khi hiệu suất lái xe được cải thiện, động cơ đang hướng tới công suất cao hơn, do đó bộ biến tần cũng cần có công suất cao hơn (công suất cao). Vì các chức năng/hiệu suất cần có của các linh kiện điện tử cấu thành bộ biến tần trong tương lai, có thể liệt kê "công suất cao", "khả năng chịu nhiệt cao" và "thu nhỏ/trọng lượng nhẹ". Các yêu cầu cho mỗi như sau.
- Công suất cao
Để hỗ trợ công suất đầu ra cao của động cơ, biến tần cũng cần có công suất đầu ra cao (công suất cao). Công suất cao có nghĩa là điện áp cao (từ 400V hiện tại đến 800V trong tương lai) và dòng điện cao, do đó các chất bán dẫn cấu thành nên biến tần cũng cần phải hỗ trợ công suất cao.
- Khả năng chịu nhiệt cao
Khi các linh kiện điện tử được thu nhỏ, lượng nhiệt nhận được trên một đơn vị diện tích cũng tăng lên. Bằng cách làm cho chúng có khả năng chịu nhiệt, có thể ngăn ngừa được sự lão hóa do nhiệt do chính các bộ phận tạo ra và nhiệt nhận được từ các bộ phận xung quanh gây ra.
- Thu nhỏ/nhẹ
Các yếu tố như công suất cao làm cho thiết bị to và nặng hơn sẽ ảnh hưởng đến phạm vi di chuyển nên cần phải hỗ trợ công suất cao đồng thời thu nhỏ/nhẹ.
Cấu trúc mạch của biến tần
Cấu trúc tổng thể
Biến tần bao gồm các mạch sau.
- Bộ lọc nhiễu: Khử nhiễu từ bên ngoài hoặc mạch điện
- Đo điện áp: Đo điện áp điều khiển mạch chuyển đổi
- Mạch chuyển đổi điện áp: Chuyển đổi điện áp bằng thao tác chuyển mạch thông qua FET, v.v.
- Đo dòng điện: Đo dòng điện để điều khiển mạch chuyển đổi
- Mạch điều khiển: Điều khiển mạch chuyển đổi, v.v.
- Bộ chuyển đổi DC/DC: Cấp nguồn cho mạch điều khiển
- Giao tiếp IF: Mạch giao tiếp với bên ngoài
