Контроль попереднього заряду конденсаторів та вхідного струму: детальний огляд

Розуміння перетворювачів потужності в електромобілях: На що варто звернути увагу

У більшості електромобілів використовуються так звані джерела живлення з регульованою напругою. Більшість з них, від зарядних пристроїв до силових інверторів, підключені до джерел, напруга яких змінюється мало при зміні струму. Ідеальним рішенням для забезпечення стабільної роботи є конденсатор, який компенсує будь-які втрати індуктивності в проводці.

Кількість необхідних конденсаторів часто зростає разом із збільшенням споживання струму або рівнем потужності. У той же час, воно зменшується при зростанні частоти імпульсів або напруги. Якщо ви маєте справу з потужністю в діапазоні кВт або напругою вище 48 В, важливо контролювати вхідний струм. В іншому випадку, можна стикнутися з величезними перевантаженнями струму, які можуть досягати десятків кілоампер. Це неприпустимо!

Існує практичний спосіб вирішення цієї проблеми, відомий як попереднє зарядження. Цей процес дозволяє повільно підвищити напругу на конденсаторі, що зменшує ризик перевантажень. Складність та вартість цих рішень збільшуються з підвищенням напруги та рівня потужності, а також з урахуванням вимог безпеки.

Для низькоспоживаючих перетворювачів, які працюють від помірно високих напруг (менше 100 мА), використовується фіксований резистор, який постійно підключений в серію з живленням. Іноді він виконує подвійну функцію як запобіжник. Навіть якщо це здається неефективним, втрати енергії зазвичай становлять менше 1 Вт.

Ще одним простим рішенням є негативний температурний коефіцієнт (NTC). NTC-обмежувачі стартового струму є резисторами, які при нагріванні зменшують свій опір у 10-50 разів. Проте їх використання в електромобілях може бути обмеженим через діапазон допустимих температур.

Для контролю стартового струму також можна використовувати фіксований резистор, який підключається до головного контактора перед його закриттям. Це може бути реалізовано за допомогою простого таймера або вдосконаленої системи, що оцінює значення напруги або струму.

Недоліком NTC є необхідність у часі на охолодження, який потрібен резистору після відключення навантаження. Це робить його менш зручним для систем, які часто перекидають навантаження.

Останнє та найбільш ефективне рішення – це активне попереднє зарядження. Замість резистора використовується джерело струму, яке значно зменшує пікову потужність, що потребує обробки. Це дозволяє конденсатору поступово набирати напругу, уникаючи перевантажень та зберігаючи стабільність системи.