O que é o mecanismo de carregamento dos carregadores?
Mecanismo de carregamento de carregadores
Esta seção ilustra o princípio de carregamento dos carregadores apresentando separadamente exemplos das estruturas topológicas de circuitos de carregadores unidirecionais e bidirecionais.
Topologia de carregamento unidirecional
O carregador realiza a conversão entre AC e DC através de dispositivos eletrônicos de potência. Inevitavelmente, os dispositivos eletrônicos de potência introduzem potência reativa, e a potência reativa excessiva pode levar a flutuações de tensão na rede elétrica, redução da qualidade do fornecimento de energia e aumento das perdas na linha. A relação entre a potência ativa e a potência aparente em um circuito é definida como o fator de potência. Para suprimir a energia reativa excessiva fornecida pelo usuário-final à rede elétrica, são impostas restrições estritas ao fator de potência para o consumo de eletricidade residencial e industrial, geralmente não inferior a 0,8~0,9. Um dos métodos adotados é a tecnologia PFC (Power Factor Correction), que pode eliminar a poluição harmônica de dispositivos eletrônicos de potência e melhorar o fator de potência de entrada.
A tecnologia PFC de ponte completa-de estágio único oferece vantagens como estrutura simples, alta eficiência e transformador de alta-frequência com excitação-dupla, tornando-a adequada para aplicações de alta-potência. Um conversor PFC de ponte-completa-de estágio único baseado na estrutura de ponte-completa é mostrado na Figura 11-21. Atua em dois estados:condução do braço superior e inferiorecondução do braço oposto. Durante a condução do braço superior e inferior, a corrente no indutor de entrada aumenta. Durante a condução no braço oposto, a corrente no indutor de entrada cai. O sistema de controle ajusta a relação (ciclo de trabalho) do tempo de condução do braço superior e inferior dentro do ciclo de carga e descarga do indutor de entrada para ajustar a magnitude da corrente no indutor de entrada, tornando a corrente de entrada uma onda senoidal em fase com a tensão de entrada. Em última análise, isso elimina harmônicos de corrente de alta ordem e consegue a correção do fator de potência.
Analisando o processo de fluxo de energia, pode-se observar que durante a condução do braço superior e inferior, a tensão no transformador de alta-frequência é 0, e o capacitor do filtro de saída fornece energia para a carga; durante a condução do braço oposto, o transformador de alta-frequência transfere a energia armazenada no indutor de entrada e a fornece
A energia do cabo de entrada é transferida para o lado secundário do transformador. Após retificação e filtragem de alta-frequência, ele fornece energia para a carga. Ao regular o ciclo de trabalho do sistema, a tensão de saída pode ser alterada, mantendo a tensão de saída no valor nominal. Dentro de um ciclo operacional, o indutor de entrada completa dois ciclos de carga e descarga, e o transformador de alta-frequência é excitado duas vezes, com as duas direções de excitação sendo opostas. Isso utiliza o núcleo magnético de maneira push{6}}, melhorando a taxa de utilização do núcleo magnético do transformador.
Topologia de carregamento bidirecional
A Figura 11-22 mostra a estrutura topológica do circuito principal para carga e descarga de um carregador bidirecional, que inclui um retificador PWM de fonte de tensão de meia ponte-trifásica-meia ponte e um conversor CC/CC bidirecional.
Fontes de energia CA trifásicas são comumente usadas em aplicações industriais de alta-tensão e alta{2}}potência. Bidirecional significa que o fluxo de energia pode ser do lado da rede para a bateria do veículo ou do lado da bateria para o lado da rede. O retificador PWM de fonte de tensão-de meia{6}}tensão trifásica-meia ponte na figura é um tipo de retificador PWM bidirecional, que tem vantagens como alcançar fluxo de energia bidirecional, resposta dinâmica rápida e bom desempenho-em estado estacionário. Quando está noestado de retificação, a energia flui do lado da rede, a corrente é senoidal e sua fase é igual à tensão da rede; quando opera noestado de inversão ativa, a energia armazenada na bateria do veículo elétrico é realimentada para a rede elétrica, e a corrente-do lado da rede e a forma de onda da corrente são ambas senoidais, com uma diferença de fase de 180 graus.
O conversor DC/DC bidirecional tem vantagens como resposta dinâmica rápida, alta eficiência de conversão de energia e menos dispositivos de energia. Conforme mostrado na Figura 11-22, quando o carregador estiver carregando a bateria do veículo elétrico, ligueS1está conduzindo, enquanto a chaveS2está sempre desligado. Portanto, o retificador PWM bidirecional opera no estado de retificação, e o conversor CC/CC bidirecional está no estado redutor-de redução e a energia flui do lado da rede para o lado da bateria; quando a bateria estiver descarregada, ligueS2está desligado, mudeS1está conduzindo, o conversor CC/CC bidirecional está no estado de reforço-e o retificador PWM bidirecional opera no estado de inversão ativo, e a energia armazenada na bateria é realimentada para a rede elétrica por meio do retificador.
