Автомобильные инверторы и преобразователи

Поделиться ссылкой на статью

Обновлено 31 января, 2020

Опубликовано автором

В бюджетных и мобильных системах не всегда требуется высококачественный дорогой инвертор. Если вам нужно 220 В переменного тока в машине или кратковременно на даче (например, чтобы поработать с ручным инструментом или посмотреть телевизор), то можно с успехом применять недорогие автомобильные инверторы. Обычно они имеют на выходе модифицированную синусоиду, но в последнее время появились модели и с чистой синусоидой на выходе.

Такие модели с успехом могут применяться при кратковременном использовании (несколько часов). Обычно такие инверторы не любят перегрузки, несмотря на заявленные пиковые мощности, защиты от перегрузок, перегревов и т.п.

Есть модели со встроенным зарядным устройством (ЗУ) от сети 220В и реле переключения на питание от сети или аккумуляторов.

Таким образом, эти инверторы с ЗУ могут использоваться как простые бесперебойники в системах резервного электроснабжения при кратковременных перерывах в электроснабжении. Следует учитывать, что обычно мощность встроенного зарядного устройства небольшая (обычно зарядный ток не превышает 5-10А). Еще один момент, на который следует обращать внимание: количество стадий заряда встроенного ЗУ. Обычно это простые 2-х стадийные зарядные устройства.

Тем не менее, не рекомендуется использование этих инверторов в качестве резервных для питания электрооборудования систем отопления. Следует помнить, что это все-таки автомобильные инверторы, которые не рассчитаны на круглосуточную работу. Тем более, если на выходе модифицированная синусоида — обычно электроника и циркуляционные насосы чувствительны к форме питающего напряжения.

Маломощные инверторы мощностью до 1000 Вт могут с успехом применяться в небольших фотоэлектрических системах для питания люминесцентных ламп, телевизора, небольшого электроинструмента.

Малый ток собственного потребления и низкая цена делают эти преобразователи оптимальным решением для маломощных фотоэлектрических систем. Фотоэлектрический модуль, аккумулятор, контроллер заряда и инвертор — это все, что вам нужно, чтобы иметь 220 В переменного тока у вас на даче или в походе!

Более мощные инверторы с функцией заряда могут использоваться в системах резервного электроснабжения. Однако вы должны учитывать, что время переключения бюджетных ББП может быть слишком большим для того, чтобы ваш компьютер не успел выключиться. Если вы резервируете питание компьютера, вам нужен отдельный недорогой маломощный UPS

для компьютера, которые обеспечит работу компьютера при переключении основного ББП на работу от аккумуляторов.

Преобразователи мощностью 1000 Вт и выше могут питать, например, электроинструмент, нагревательные бытовые приборы, телевизор, радио и т. п. Если вам нужно питать от инвертора насосы, электронику котла, трансформаторы и другую чувствительную к форме напряжения нагрузку, инверторы с модифицированной синусоидой на выходе вам не подойдут. Дело в том, что двигатели переменного тока и трансформаторы перегреваются, теряют мощность и даже могут выйти из строя, если питать их несинусоидальным током. Выбирайте модели с чистым синусом на выходе. См. дополнительную информацию про влияние формы напряжения на работу нагрузки в разделе «Библиотека».

Преобразователи напряжения для автомобиля

Маломощные инверторы могут с успехом применяться в небольших фотоэлектрических системах для питания люминесцентных ламп, телевизора, небольшого электроинструмента. Малый ток собственного потребления, приемлемая надежность и низкая цена делают эти преобразователи оптимальным решением для маломощных фотоэлектрических систем бюджетного класса.

Характеристики типовые

• Выход переменного тока — чистая или модифицированная синусоида
• Высокая пиковая мощность
• Высокая эффективность
• Защита от низкого/высокого напряжения АКБ
• Защита от перегрева, перегрузки и короткого замыкания
• Автоматический переход в спящий режим для уменьшения энергопотребления
• Вентилятор с изменяемой скоростью для тихой работы
• Возможность дистанционного управления вкл/выкл
• Кабели постоянного тока в комплекте

Преобразователи напряжения «Мобилен»

Под торговой маркой «Мобилен» предлагаются инверторы мощностью от 75 Вт до 3000 Вт и ББП мощностью от 600 до 3000 Вт. Инверторы производятся крупным тайваньскими производителем. Форма напряжения на выходе всех инверторов «Мобилен» — ступенчатая (модифицированная синусоида). Все преобразователи тока имеют входное напряжение 12 В. Инверторы c модифицированным синусом отличаются малым собственным потреблением. Обладают хорошей надежностью.

Все ББП «Мобилен» рассчитаны на ток заряда до 10А. В младших моделях этого достаточно, а для мощных инверторов, совместно с которыми обычно применяются аккумуляторы большой емкости, такого тока может не хватать для быстрой зарядки аккумуляторной батареи. Поэтому может потребоваться отдельное зарядное устройство, способное выдавать большой ток заряда. Такое зарядное устройство вы можете приобрести у нас.

Все ББП «Мобилен» могут отслеживать наличие напряжения в сети переменного тока и переключаются на работу от аккумулятора при пропадании напряжения в сети. При наличии напряжения в сети, нагрузка питается напрямую, стабилизации входного напряжения нет.

«Ваш Солнечный Дом» в настоящее время не предлагает автомобильные инверторы ни с чистой синусоидой, ни с модифицированной. Это связано с тем, что они не рассчитаны на длительную непрерывную работу и не отвечают требованиям надежности для систем автономного и резервного электроснабжения.

Эта статья прочитана 4073 раз(а)!

Тяговые инверторы: пересечение автомобильных инноваций и производительности

Нажмите на педаль современного электромобиля (EV), и вы будете вознаграждены быстрым и плавным ускорением. Вы должны быть удовлетворены? Точно нет.

И это не обязательно, потому что электромобили станут более производительными и с большим запасом хода. Из-за того, как электромобили превращают накопленную энергию в движение, многие из этих улучшений происходят на уровне электричества, а не на уровне тяговых двигателей. Недавние достижения в технологии тяговых инверторов сделали ее особенно плодотворной областью для роста. Тяговый инвертор управляет потоком энергии от высоковольтной аккумуляторной батареи к двигателю, вращая колеса и приводя транспортное средство в движение. Большинство заголовков об электромобилях сосредоточены на инновациях в аккумуляторных системах, часто упуская из виду многокиловаттный тяговый инвертор.

Прочтите наш технический документ «Тяговые инверторы — движущая сила электрификации транспортных средств».

Но достижения в области тяговых инверторов, обеспечиваемые микроконтроллерами нашей компании с возможностями управления в режиме реального времени и изолированными драйверами затворов, еще больше повышают ожидания от производительности электромобилей. Улучшение переключения ведет непосредственно к повышению надежности, производительности, веса и удельной мощности, не говоря уже о прокладывании пути для более легких и быстрых двигателей.

Результат: управлять электромобилями нового поколения будет еще веселее.

«Инновации в силовой электронике фактически преодолевают ограничения с механической стороны», — сказал Сюнь Гун, системный менеджер тяговых инверторов HEV/EV в нашей компании. «Мы приближаемся к механическим пределам».  

Устанавливаем новую планку эффективности

По некоторым параметрам электромобили уже чрезвычайно эффективны. Энергозатраты электромобилей составляют всего четверть меньше, чем у типичного газового двигателя. ¹ Но есть еще много возможностей для совершенствования. Улучшенные компоненты под капотом означают более годы надежной и безотказной работы. общие электронные системы автомобиля

Наша компания разработала промышленные контроллеры и силовые интегральные схемы (ИС) для высоковольтных двигателей, используемых в изнурительных промышленных условиях и способных выдерживать неблагоприятные условия в течение десятилетий, и этот опыт дает информацию о том, как мы помогаем клиентам решать задачи проектирования электромобилей. Ожидается, что транспортные средства будут надежно работать при очень низких температурах, во время проливных дождей и в жаркие дни.

«Мы многому научились, работая с нашими промышленными заказчиками и их моторными приводами, и наша продукция с самого начала разрабатывалась для высоковольтных систем, — говорит Одри Дириен, менеджер по применению изолированных драйверов затворов в нашей компании. «Мы улучшаем тяговые инверторы, опираясь на наши предыдущие инновации».

Почему карбид кремния имеет значение

Одним из наиболее значительных изменений, подталкивающих электромобили к более высоким реальным эксплуатационным характеристикам, является переход от биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) к технологии карбида кремния (SiC) для высоковольтных переключателей, используемых в тяговых электроприводах. инвертор. Поскольку SiC-транзисторы более эффективны (преобразовывая больше накопленного заряда батареи в полезную мощность двигателя), чем IGBT, они являются естественным обновлением. Кроме того, они меньше по размеру, чем IGBT, и работают с меньшим нагревом, что еще больше снижает вес, размер и потери энергии в приводной системе.

Но переход на SiC-коммутацию создает другие проблемы. Переключатель SiC более подвержен повреждениям от коротких замыканий, чем технология IGBT. Электромобилю нужна правильная драйверная технология, чтобы сопровождать переход на SiC.

«Наш драйвер затвора быстро обнаруживает короткое замыкание и отключает его менее чем за одну миллионную долю секунды, чтобы защитить его от повреждения», — сказала Одри.

Транзисторы SiC переключаются очень быстро, что является частью их преимущества в эффективности. Эта высокая скорость переключения также создает потенциал для высокого уровня электрических помех, которые могут привести к ошибочному срабатыванию двигателя. Наши драйверы затворов контролируют этот риск с помощью функций безопасности, которые снижают влияние шума на приводную систему. 

«В прошлом с более медленными переключающими транзисторами потери при переключении могли быть очень низкими, — сказала Одри. «Но с карбидом кремния вы получаете очень быстрый переключатель, которым нужно эффективно управлять. Если у вас нет эффективной коммутации, вы не сможете воспользоваться всеми преимуществами SiC».

Поддержка более высокой удельной мощности электромобиля

Модернизация тягового инвертора — это лишь часть более масштабной задачи, которую предпринимает индустрия электромобилей. цель состоит в том, чтобы улучшить удельную мощность в мощных электронных системах. Это улучшение позволит получать больше энергии от небольших плат, что уменьшит размер и вес систем преобразования энергии, двигателей и других компонентов привода, включая тяговый инвертор. 

«При повышении удельной мощности автомобиль может стать легче, и вы сможете разгоняться еще быстрее», — сказал Сюнь. «Или вы получаете больше места в автомобиле, чтобы было больше места для сидения». 

Интеграция систем трансмиссии — один из способов повышения удельной мощности. Достижения в области аналоговых и встроенных технологий обработки данных позволяют автопроизводителям комбинировать отдельные системы, такие как на- зарядное устройство, преобразователи постоянного тока в постоянный и тяговый инвертор в одном компактном механическом корпусе под управлением единого контроллера домена.Благодаря интеграции трансмиссии автопроизводители могут вдвое сократить расходы на проектирование, одновременно повысив эффективность, надежность и удельную мощность. Это, в свою очередь, создает лучший опыт для водителей, включая более низкую стоимость покупки или владения, более длительный срок службы автомобиля и лучшие ходовые качества.0003

Следующее поколение тяговых инверторов повышает эффективность и производительность электромобиля, обеспечивая:

Уровни эффективности, готовые к напряжению 800 вольт . Большинство современных электромобилей работают от аккумуляторной батареи на 400 вольт, но отрасль переходит на 800 вольт. Двигатель на 800 вольт может работать со скоростью в два раза больше оборотов в минуту, но может иметь более высокий риск потерь и потерь энергии. Наши высокопроизводительные микроконтроллеры (MCU) и быстродействующие драйверы затворов готовы к вызову благодаря быстрому управлению токовой петлей, которое может регулировать алгоритм переключения двигателя каждую миллионную долю секунды.

«По мере повышения уровня мощности в системе потери от любой неэффективности становятся более заметными, — сказал Майк Пиенови, менеджер линейки продуктов микроконтроллеров Sitara™ в нашей компании. — Чтобы воспользоваться этим новым потенциалом, вам необходимо иметь микроконтроллеры с малой задержкой, высокоточными датчиками и управлением для поддержки более высоких частот переключения и максимальной эффективности».

Безопасность на дорогах . Наши запатентованные методы изоляции могут помочь автомобилю и его высоковольтной батарее безопасно работать на дороге. Кроме того, наши автомобильные микроконтроллеры и другие компоненты для тяговых инверторов и управления двигателем соответствуют требованиям функциональной безопасности и могут помочь разработчикам систем обеспечить соблюдение всех уровней полноты безопасности вплоть до ASIL D, что представляет собой строжайшее испытание автомобильной безопасности.

Повышенная надежность . Наши продукты и конструкции систем могут помочь продлить срок службы тяговых инверторов и других ключевых компонентов электромобилей благодаря усиленной емкостной изоляции, обнаружению отказов и мониторингу состояния, включая мониторинг нагрева и напряжения. Эти средства диагностики и проверки работоспособности компонентов обеспечивают заблаговременное предупреждение и варианты обходных путей, помогая автопроизводителям снизить частоту своевременных отказов ключевых компонентов.

Когда они появятся, следующее поколение легких, сверхбыстрых двигателей может привлечь большинство заголовков. Но информированные водители электромобилей поймут, что большая часть их производительности и надежности стала возможной благодаря достижениям тягового инвертора.

¹ https://www.fueleconomy.gov/feg/atv-ev.shtml

Прогнозируется, что к 2031 году мировой рынок автомобильных инверторов достигнет 50,1 миллиарда долларов США при среднегодовом темпе роста 17,09% — ResearchAndMarkets.com

ДУБЛИН — (BUSINESS WIRE) — Отчет «Рынок автомобильных инверторов — глобальный и региональный анализ: основное внимание уделяется типу транспортного средства, типу силовой установки, выходной мощности, типу материала, технологии и региональному анализу — анализ и прогноз на 2020–2031 годы».

был добавлен в ResearchAndMarkets.com’s предложение.

Мировой рынок автомобильных инверторов оценивается в 8,3 млрд долларов в 2020 году, и ожидается, что он будет расти со среднегодовым темпом роста 17,09% и достигнет 50,1 млрд долларов к 2031 году. Ожидается, что рост мирового рынка автомобильных инверторов будет обусловлен увеличением спроса на электромобили для достижения устойчивости и снижения стоимости владения.

Этап жизненного цикла рынка

Рынок автомобильных инверторов находится в стадии развития. В настоящее время проводятся активные исследования и разработки для разработки новых полупроводниковых материалов, таких как нитрид галлия, которые, как ожидается, станут более популярными из-за более низких потерь энергии и затвора.

Увеличение инвестиций в исследования и разработки в области нитрида галлия и карбида кремния является одной из основных возможностей на мировом рынке автомобильных инверторов. Кроме того, экспоненциальный рост продаж электромобилей по всему миру будет способствовать дальнейшему развитию рынка. Хотя на рынке есть некоторые проблемы, такие как отсутствие инфраструктуры зарядки и сложные требования к конструкции, ожидается, что текущие жизненно важные изменения на рынке помогут преодолеть их в прогнозируемый период.

Удар

В автомобильной промышленности за предыдущее десятилетие произошел значительный технологический сдвиг, открывший путь к повсеместному распространению электротранспорта. Различные страны внедряют такие меры, как стандарты экономии топлива, развертывание вспомогательной инфраструктуры для транспортных средств с альтернативными двигателями и создание стимулов для потребителей, чтобы помочь сократить разрыв в стоимости владения между транспортными средствами на альтернативных источниках энергии и обычными транспортными средствами, чтобы сократить выбросы углерода и увеличить внедрение альтернативных источников энергии.

транспортные средства. С быстрым внедрением аккумуляторных электромобилей, подключаемых гибридных электромобилей и гибридных электромобилей спрос на автомобильные инверторы, которые являются важным компонентом транспортных средств с альтернативной энергией, в последние годы резко вырос.

Воздействие COVID-19

Вспышка COVID-19 затронула всю экономику во всем мире. Пандемия COVID-19 серьезно повлияла на автомобильную промышленность. В этой вспышке некоторые отрасли преуспевают, в то время как другие были подавлены. В секторе наблюдался массовый спад в производстве/обработке и продажах. Аналогичным образом, рынок автомобильных инверторов пострадал из-за закрытия производственных мощностей, что привело к перебоям в производстве по всему миру.

Сегментация рынка

По типу силовой установки (аккумуляторный электромобиль (BEV), подключаемый гибридный электромобиль (PHEV), гибридный электромобиль (HEV))

Автомобильные инверторы для HEV принесли наибольшую прибыль в 2020 году из-за большого количества HEV, произведенных в Азиатско-Тихоокеанском регионе и Японии. Такие страны, как Япония, полагаются на HEV из-за своей доли в отрасли электромобилей и являются одним из крупнейших производителей HEV через ведущие компании, такие как Mitsubishi, Nissan Motor Company и Honda. Однако в течение прогнозируемого периода рынок сместится в сторону BEV, поскольку количество BEV в ближайшие годы будет увеличиваться в геометрической прогрессии.

По типу транспортного средства (пассажирский, коммерческий)

Ожидается, что пассажирские электромобили будут доминировать на рынке в течение всего прогнозируемого периода. Это можно объяснить большим количеством легковых автомобилей по сравнению с коммерческими автомобилями в настоящее время. Однако следует отметить, что в коммерческих транспортных средствах используются более тяжелые автомобильные инверторы из-за их большего размера и сложных функций, которые также будут расти более быстрыми темпами с течением времени, поскольку коммерческие электромобили легко внедряются в область электромобилей.

По технологии (IGBT, MOSFET)

IGBT — это полностью управляемый ключ с тремя выводами (затвор, коллектор и эмиттер). Сигнал затвора/управления передается между затвором и эмиттером, а сток и эмиттер являются клеммами переключателя. Поскольку для новых электромобилей требуется большая выходная мощность, автомобильные инверторы на основе IGBT могут выдерживать высокие напряжения. Ожидается, что потребность в электромобилях, требующих отличной энергоэффективности и возможности быстрого переключения, будет стимулировать развитие отрасли IGBT. В результате ожидается значительный рост рынка автомобильных инверторов на основе IGBT.

По типу материала (кремний, карбид кремния, нитрид галлия)

Технология карбида кремния (SiC) имеет ряд преимуществ, наиболее важным из которых является электрическое сопротивление. Можно достичь того же сопротивления, что и в технологии на основе кремния, используя меньшую массу, используя эту технологию.

В результате могут быть созданы более мелкие и более эффективные компоненты. Благодаря тому, что коммутационные потери уменьшаются, более высокие частоты могут быть достигнуты с меньшим количеством пассивных компонентов.

По выходной мощности (>130 кВт, <130 кВт)

Полноприводные (AWD) автомобили и коммерческие грузовики обычно имеют выходную мощность >130 кВт. Транспортные средства с выходной мощностью более или равной 130 кВт состоят из двух или более двигателей с выходной мощностью более или равной 130 кВт, в зависимости от требований к мощности транспортного средства. Аккумуляторные электромобили, такие как легковые автомобили, пикапы и автобусы, обычно имеют выходную мощность >130 кВт. Следовательно, поскольку количество BEV и коммерческих электромобилей будет экспоненциально расти в прогнозируемый период, спрос на инверторы мощностью более 130 кВт также будет расти более быстрыми темпами.

По регионам

• Северная Америка — США, Канада и Мексика.
• Европа — Италия, Германия, страны Северной Европы, Франция и остальные страны Европы.
• Китай
• ВЕЛИКОБРИТАНИЯ.
• Азиатско-Тихоокеанский регион и Япония — Япония, Индия, Южная Корея, остальные страны Азиатско-Тихоокеанского региона и Япония.
• Остаток мира

Ожидается, что в течение прогнозируемого периода Азиатско-Тихоокеанский регион станет крупнейшим рынком автомобильных инверторов, поскольку он превратился в центр производства автомобилей. Растущая покупательная способность потребителей вызвала всплеск спроса на автомобили в регионе. Производители автомобилей и поставщики автомобильных компонентов обладают сильным рыночным потенциалом благодаря преимуществам затрат для OEM-производителей, низкому уровню проникновения автомобилей и росту производства автомобилей. Многие крупные OEM-производители либо открыли производственные подразделения в регионе, либо заключили партнерские отношения с крупными местными производителями автомобилей из-за наличия дешевой рабочей силы и низких производственных затрат.

Последние события на мировом рынке автомобильных инверторов

• В январе 2022 года Bosch объявила о поставке силовой электроники на основе карбида кремния для повышения эффективности транспортных средств, а выпустив инвертор 4-го поколения с использованием карбида кремния, Bosch обеспечила значительное технологическое улучшение трансмиссии и эффективности электромобилей.
• В январе 2022 года Fuji Electric объявила о решении увеличить производство силовых полупроводников SiC на Fuji Electric Tsugaru Semiconductor Co., Ltd., одной из своих производственных баз силовых полупроводников. Начало серийного производства запланировано на 2024 финансовый год.

Спрос — драйверы и ограничения

Ниже приведены драйверы спроса на рынке автомобильных инверторов:

• Растущий спрос на электромобили
• Растущий спрос на электромобили для достижения целей Green Earth
• Государственные инициативы, выступающие катализатором роста и внедрения электромобилей
• Использование навигационных устройств и смартфонов агрегаторами такси, прокатом автомобилей и поставщиками услуг по управлению автопарком

Ожидается, что рынок столкнется с некоторыми ограничениями из-за следующих проблем:

• Отсутствие зарядной инфраструктуры
• Сложный процесс проектирования и интеграции для продвинутых приложений

Ключевые игроки рынка и конкуренция.