ऑटोमोटिव पावर जनरेशन को पावर इलेक्ट्रॉनिक के अनुप्रयोग

ऑटोमोटिव इलेक्ट्रिकल सिस्टम की प्रगति प्रदर्शनी के असामान्य स्तर देने वाले जनरेटर में रुचि बना रही है। भविष्य के अल्टरनेटर के महत्वपूर्ण गुण उच्च शक्ति और नियंत्रण मोटाई, उच्च तापमान संचालन और बेहतर क्षणिक प्रतिक्रिया को शामिल करते हैं। ऑटोमोटिव पॉवर जनरेशन के लिए पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स का अनुप्रयोग एक नई लोड-मैचिंग तकनीक है, जो एक पारंपरिक लुंडेल अल्टरनेटर से काफी उन्नत अक्षमता के अलावा, एक साधारण स्विच्ड-मोड रेक्टिफायर को प्रस्तुत करता है, जो कि पारंपरिक लुंडेल अल्टरनेटर से पीक और औसत पावर आउटपुट में वृद्धि करता है। वाहन के विद्युत इलेक्ट्रॉनिक घटक, जो समग्र बिजली प्रबंधन और नियंत्रण प्रणाली के साथ मिलकर विद्युत प्रणाली के डिजाइन के लिए चुनौतियों का एक नया सेट पेश करते हैं। इन बिजली इलेक्ट्रॉनिक घटकों में ऊर्जा भंडारण उपकरण, डीसी / डीसी कन्वर्टर्स शामिल हैं, इन्वर्टर , और ड्राइव। मोटर वाहन पावर इलेक्ट्रॉनिक्स ने कई अनुप्रयोगों में पाया है उनमें से कुछ नीचे उल्लिखित हैं।

• ईंधन इंजेक्टर सोलनॉइड ड्राइवर सर्किट
• IGBT इग्निशन कॉइल ड्राइवर सर्किट
• इलेक्ट्रिक पावर स्टीयरिंग सिस्टम
• 42 वी पावर नेट
• इलेक्ट्रिक / हाइब्रिड ड्राइव ट्रेनें

लुंडेल अल्टरनेटर:

लुंडेल को क्ले-पोल अल्टरनेटर भी कहा जाता है, एक घाव-क्षेत्र सिंक्रोनस मशीन है जिसमें रोटर में एक बेलनाकार क्षेत्र घुमावदार के चारों ओर सुरक्षित रूप से चिपका हुआ पोल के टुकड़ों की एक जोड़ी शामिल होती है। लुंडेल अल्टरनेटर कारों में इस्तेमाल होने वाला सबसे आम बिजली उत्पादन उपकरण है। यह सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला वाणिज्यिक मोटर वाहन अल्टरनेटर है। इसके अलावा, अंतर्निहित अल्टरनेटर और वोल्टेज रेगुलेटर की नियंत्रण क्षमता इस अल्टरनेटर के साथ शामिल है। यह एक घाव-क्षेत्र तीन-चरण सिंक्रोनस जनरेटर है जिसमें आंतरिक तीन-चरण डायोड रेक्टिफायर और वोल्टेज नियामक होता है। रोटर में मोहरबंद ध्रुव के टुकड़ों की एक जोड़ी होती है, जो एक बेलनाकार क्षेत्र के चारों ओर घुमावदार होती है। हालांकि, लुंडेल अल्टरनेटर की दक्षता और आउटपुट पावर सीमित हैं। यह विद्युत वाहनों में वृद्धि की आवश्यकता के लिए आधुनिक वाहनों में इसके उपयोग के लिए एक बड़ी खामी है। फ़ील्ड वाइंडिंग को वोल्टेज रेगुलेटर द्वारा स्लिप रिंग और कार्बन ब्रश के माध्यम से संचालित किया जाता है। अल्टरनेटर के आउटपुट करंट की तुलना में फील्ड करंट बहुत छोटा होता है। कम करंट और अपेक्षाकृत स्मूथ स्लिप रिंग्स अपने कम्यूटेटर के साथ डीसी जनरेटर द्वारा प्राप्त की गई विश्वसनीयता और उच्चतर जीवन को सुनिश्चित करती हैं और उच्चतर करंट उसके ब्रश से होकर गुजरता है। स्टेटर एक 3-चरण कॉन्फ़िगरेशन है और वैकल्पिक रूप से मशीन से 3-चरण वोल्टेज जनरेटर को ठीक करने के लिए मशीन आउटपुट पर एक पूर्ण पुल डायोड रेक्टिफायर का उपयोग किया जाता है।

ऊपर दिखाया गया आंकड़ा एक सरल लुंडेल अल्टरनेटर (स्विच्ड-मोड रेक्टिफायर) मॉडल है। मशीन का फील्ड करंट रेगुलेटर के फील्ड करंट से तय होता है जो लागू होता है पल्स चौड़ाई क्षेत्र घुमावदार भर में संग्राहक वोल्टेज। औसत क्षेत्र का प्रवाह क्षेत्र के प्रतिरोध प्रतिरोध और नियामक द्वारा लागू औसत वोल्टेज द्वारा निर्धारित किया जाता है। क्षेत्र में परिवर्तन एक एल / आर क्षेत्र घुमावदार समय के साथ होता है जो आमतौर पर आदेश पर होता है। यह लंबे समय तक निरंतर अल्टरनेटर के क्षणिक प्रदर्शन पर हावी है। आर्मेचर को साइनसॉइडल 3 चरण बैक-ईएमएफ वोल्टेज जैसे वासा, वीएसबी, वीएससी और लीकेज इंडक्शन एलएस के सेट के साथ डिज़ाइन किया गया है। विद्युत आवृत्ति mechanical यांत्रिक गति them और मशीन डंडे की संख्या के लिए आनुपातिक है। पीछे ईएमएफ वोल्टेज का परिमाण आवृत्ति और क्षेत्र दोनों के लिए आनुपातिक है।

वी = कुंजी

लुंडेल अल्टरनेटर में बड़े स्टेटर रिसाव की प्रतिक्रिया होती है। उच्च अल्टरनेटर करंट पर प्रतिक्रियाशील बूंदों को पार करने के लिए अपेक्षाकृत बड़ी मशीन बैक ईएमएफ परिमाण आवश्यक है। अल्टरनेटर पर अचानक लोड में कमी से प्रतिक्रियाशील बूँदें कम हो जाती हैं और परिणाम के करंट कम होने से पहले अल्टरनेटर के आउटपुट पर दिखने वाले बैक वोल्टेज के एक बड़े हिस्से में परिणाम होता है। परिणामी क्षणिक जगह ले जाएगा। यह क्षणिक दमन स्विच-मोड रेक्टिफायर के उचित नियंत्रण के माध्यम से नए अल्टरनेटर सिस्टम के साथ आसानी से प्राप्त किया जा सकता है।

एक डायोड ब्रिज बैटरी और संबंधित भार का प्रतिनिधित्व करने वाले निरंतर वोल्टेज स्रोत Vo में एसी मशीन आउटपुट को ठीक करता है। यह सरल मॉडल व्यवस्थित रूप से व्यवस्थित रहने के दौरान लुंडेल अल्टरनेटर के कई महत्वपूर्ण पहलुओं को कैप्चर करता है। बदल-बदल वाले आर्मेचर के साथ स्विच्ड-मोड पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का आवेदन शक्ति और दक्षता में सुधार की एक श्रृंखला प्रदान कर सकता है। हम बेहतर प्रदर्शन के लिए MOSFETs द्वारा इन डायोड को बदल सकते हैं। इसके अतिरिक्त, MOSFETs को गेट ड्राइवरों की आवश्यकता होती है, और गेट ड्राइवरों को बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है, जिसमें स्तर-स्थानांतरित बिजली की आपूर्ति भी शामिल है। इसलिए डायोड ब्रिज के लिए एक पूर्ण सक्रिय पुल को प्रतिस्थापित करने की लागत पर्याप्त है।

इस प्रणाली में, हम एक बूस्ट स्विच भी जोड़ सकते हैं जो MOSFET हो सकता है जिसके बाद डायोड ब्रिज एक नियंत्रित स्विच के रूप में हो सकता है। यह स्विच पल्स चौड़ाई मॉडुलन में उच्च आवृत्ति पर चालू और बंद है। एक औसत अर्थ में, बूस्ट स्विच सेट पीडब्लूएम ड्यूटी अनुपात द्वारा नियंत्रित टर्न अनुपात के साथ डीसी ट्रांसफार्मर के रूप में कार्य करता है। पीडब्ल्यूएम चक्र पर अपेक्षाकृत स्थिर रूप से स्थिर रहने के माध्यम से वर्तमान मान लेना, कर्तव्य अनुपात d को नियंत्रित करके, कोई भी वैकल्पिक प्रणाली के आउटपुट वोल्टेज से नीचे किसी भी मूल्य के लिए, पुल के आउटपुट पर औसत वोल्टेज को भिन्न कर सकता है।

एक डायोड रेक्टिफायर के बजाय पीडब्लूएम नियंत्रित रेक्टिफायर का उपयोग निम्न मुख्य लाभों के लिए अनुमति देता है जैसे आउटपुट पावर बढ़ाने के लिए मशीन में कम गति और पावर फैक्टर सुधार पर आउटपुट पावर बढ़ाने के लिए ऑपरेशन को बढ़ावा देना।

जब अल्टरनेटर से अधिक करंट खींचे जाने के कारण विद्युत भार बढ़ता है, तो आउटपुट वोल्टेज गिरता है, जो बदले में नियामक द्वारा पता लगाया जाता है जो कि फील्ड करंट को बढ़ाने के लिए कर्तव्य-चक्र को बढ़ाता है, और इसलिए आउटपुट वोल्टेज बढ़ता है। इसी तरह, अगर विद्युत भार में कमी होती है, तो कर्तव्य चक्र घट जाता है जिससे आउटपुट वोल्टेज कम हो जाता है। PWM फुल-ब्रिज रेक्टिफायर (PFBR) का उपयोग साइनसॉइडल PWM नियंत्रण के साथ आउटपुट पावर को अधिकतम करने के लिए किया जा सकता है। एक PFBR एक काफी महंगा और जटिल समाधान है। यह कई सक्रिय स्विचों के लिए मायने रखता है और इसके लिए रोटर स्थिति संवेदन या जटिल संवेदनहीन एल्गोरिदम की आवश्यकता होती है।

हालाँकि, एक तुल्यकालिक रेक्टिफायर की तरह, यह द्विदिश विद्युत प्रवाह नियंत्रण प्रदान करता है। यदि द्विदिश बिजली के प्रवाह की आवश्यकता नहीं है, तो हम अन्य एकल पीडब्लूएम रेक्टिफायर को तीन सिंगल-चरण बीएसबीआर संरचनाओं का उपयोग कर सकते हैं। इसमें दो बार कम सक्रिय स्विच होते हैं और उनमें से सभी को टोटली ग्राउंड संदर्भित किया जाता है। सक्रिय स्विच को केवल बूस्ट स्विच्ड-मोड रेक्टिफायर (बीएसएमआर) का उपयोग करके कम किया जा सकता है, इस टोपोलॉजी के साथ, रॉटपॉर्पस सेंसर का उपयोग करना आवश्यक नहीं है, लेकिन पावर कोण को नियंत्रित नहीं किया जा सकता है।