Şarj Cihazlarının Şarj Mekanizması Nedir?
Şarj Cihazlarının Şarj Mekanizması
Bu bölüm, tek yönlü ve çift yönlü şarj devrelerinin topolojik yapılarının örneklerini ayrı ayrı sunarak şarj cihazlarının şarj prensibini göstermektedir.
Tek Yönlü Şarj Topolojisi
Şarj cihazı, AC ve DC arasındaki dönüşümü güç elektroniği cihazları aracılığıyla gerçekleştirir. Kaçınılmaz olarak, güç elektroniği cihazları reaktif güç sağlar ve aşırı reaktif güç, güç şebekesi voltajında dalgalanmalara, güç kaynağı kalitesinin düşmesine ve hat kayıplarının artmasına neden olabilir. Bir devrede aktif gücün görünen güce oranı güç faktörü olarak tanımlanır. Son kullanıcı tarafından elektrik şebekesine sağlanan aşırı reaktif gücü-bastırmak için, hem konut hem de endüstriyel elektrik tüketimi için güç faktörüne genellikle 0,8~0,9'dan az olmayacak şekilde katı kısıtlamalar getirilir. Benimsenen yöntemlerden biri, güç elektroniği cihazlarından kaynaklanan harmonik kirliliği ortadan kaldırabilen ve giriş güç faktörünü iyileştirebilen PFC (Güç Faktörü Düzeltme) teknolojisidir.
Tek-aşamalı tam-köprü PFC teknolojisi, basit yapı, yüksek verimlilik ve çift-uyarmalı yüksek-frekans transformatörü gibi avantajlar sunarak onu yüksek-güç uygulamaları için uygun hale getirir. Tam-köprü yapısına dayanan tek-aşamalı tam-köprü PFC dönüştürücü Şekil 11-21'de gösterilmektedir. İki eyalette çalışır:üst ve alt kol iletimiVekarşı kol iletimi. Üst ve alt kol iletimi sırasında giriş indüktöründeki akım yükselir. Zıt kol iletimi sırasında giriş indüktöründeki akım düşer. Kontrol sistemi, giriş indüktöründeki akımın büyüklüğünü ayarlamak için giriş indüktörünün şarj ve deşarj döngüsü içerisinde üst ve alt kol iletim süresinin oranını (görev döngüsü) ayarlar ve giriş akımını giriş voltajıyla aynı fazda sinüs dalgası haline getirir. Bu sonuçta yüksek-düzenli akım harmoniklerini ortadan kaldırır ve güç faktörü düzeltmesine ulaşır.
Enerji akışı süreci analiz edildiğinde, üst ve alt kol iletimi sırasında yüksek-frekans transformatörü üzerindeki voltajın 0 olduğu ve çıkış filtresi kapasitörünün yüke enerji sağladığı görülebilir; zıt kol iletimi sırasında, yüksek-frekans transformatörü giriş indüktöründe depolanan enerjiyi aktarır ve onu sağlar
Giriş kablosundan gelen enerji transformatörün sekonder tarafına aktarılır. Yüksek-frekans düzeltme ve filtrelemeden sonra yüke enerji sağlar. Sistemin görev döngüsü düzenlenerek çıkış voltajı değiştirilebilir, çıkış voltajı nominal değerde tutulabilir. Bir çalışma döngüsü içinde, giriş indüktörü iki şarj ve deşarj döngüsünü tamamlar ve yüksek-frekans transformatörü iki uyarılma yönü zıt olacak şekilde iki kez uyarılır. Bu, manyetik çekirdeği itme-çekme tarzında kullanarak transformatörün manyetik çekirdek kullanım oranını artırır.
Çift Yönlü Şarj Topolojisi
Şekil 11-22, üç-fazlı yarım-köprü voltaj kaynaklı PWM doğrultucu ve çift yönlü DC/DC dönüştürücü içeren çift yönlü bir şarj cihazının şarjı ve deşarjı için ana devrenin topolojik yapısını gösterir.
Üç-fazlı AC güç kaynakları, endüstriyel yüksek-voltaj ve yüksek-güç uygulamalarında yaygın olarak kullanılır. Çift yönlü, enerji akışının şebeke tarafından araç aküsüne veya akü tarafından şebeke tarafına olabileceği anlamına gelir. Şekildeki üç-fazlı yarım-köprü voltajı-kaynaklı PWM doğrultucu, çift yönlü enerji akışı, hızlı dinamik yanıt ve iyi kararlı-durum performansı elde etme gibi avantajlara sahip bir tür çift yönlü PWM doğrultucudur. İçinde olduğundadüzeltme durumuenerji şebeke tarafından dışarı akar, akım sinüzoidaldir ve fazı şebeke voltajıyla aynıdır; faaliyet gösterdiğindeaktif ters çevirme durumu, elektrikli araç aküsünde depolanan enerji elektrik şebekesine geri beslenir ve şebeke-yan akımı ve akım dalga biçiminin her ikisi de 180 derecelik faz farkıyla sinüzoidaldir.
Çift yönlü DC/DC dönüştürücünün hızlı dinamik yanıt, yüksek enerji dönüşüm verimliliği ve daha az güç cihazı gibi avantajları vardır. Şekil 11-22'de gösterildiği gibi, şarj cihazı elektrikli araç aküsünü şarj ederken,S1geçiş yaparken iletkendirS2her zaman kapalıdır. Bu nedenle, çift yönlü PWM doğrultucu düzeltme durumunda çalışır ve çift yönlü DC/DC dönüştürücü, adım adım-aşağı azaltma durumundadır ve enerji, şebeke tarafından pil tarafına doğru akar; pil boşalırken, anahtarıS2kapalı, değiştirS1iletkendir, çift yönlü DC/DC dönüştürücü yükseltme-yükseltme durumundadır ve çift yönlü PWM doğrultucu aktif ters çevirme durumunda çalışır ve pilde depolanan enerji, doğrultucu aracılığıyla güç şebekesine geri beslenir.
