Abstract

Większość ruchomych odbiorników energii elektrycznej jest połączona ze źródłem energii poprzez: giętkie przewody, komutatory, pierścienie ślizgowe lub pantografy. Taki sposób zasilania w energię elektryczną jest powszech-nie akceptowalny w łagodnym środowisku pracy, ale może być ograniczony w środowisku zagrożonym pod względem wybuchu lub wilgotnym. W wielu przypadkach zastosowań trakcyjnych warunki środowiskowe nie pozwalają na wyko-rzystywanie tradycyjnej sieci trakcyjnej do zasilania pojazdów (np. hale przemysłowe, historyczne miasta, parki przy-rodnicze).Dzięki wykorzystaniu przekształtników energoelektronicznych możliwa jest budowa systemu przekazywania energii elektrycznej z jednego obwodu do drugiego bez połączenia między nimi. Przesył energii elektrycznej następuje na drodze indukcyjnej za pośrednictwem cewek sprzężonych poprzez niemagnetyczne środowisko. Układ bezstykowego przekazu energii elektrycznej, określany skrótem CEETS (ang. Contactless Electrical Energy Transfer System), związa-ny jest z ruchomymi odbiornikami energii elektrycznej, a separacja odbiornika - z dużą szczeliną powietrzną (d > 100mm) - wynika ze specyficznych warunków jego eksploatacji. Zastosowania układów bezstykowego przesyłania energii są różnorakie. Można zaliczyć tu zasilanie pojazdów, wind, dźwigów, suwnic, robotów, przedmiotów codzienne-go użytku, oraz w zastosowaniach medycznych - sztucznych organów wewnętrznych. W trakcji elektrycznej układy CE-ETS o dużej mocy wyjściowej zasilają obwód główny pojazdu a małej mocy - urządzenia pomocnicze, np. silniki elek-tryczne lub reflektory w samochodach.Pierwsze publikacje wskazujące na techniczną możliwość realizacji układu CEETS przekazującego moc na po-ziomie kilku kilowatów ukazały się w latach dziewięćdziesiątych. Obecnie znane są pracujące układy służące do doła-dowywania zasobników energii (baterii akumulatorowych) zainstalowanych w pojeździe w trakcie jego postoju np. na przystanku. W takim przypadku energia jest przekazywana poprzez bezrdzeniowy transformator złożony z układu dwóch prostokątnych cewek słabo sprzężonych magnetycznie. Aby w takich warunkach możliwe było przekazanie energii przy możliwie wysokiej sprawności uzwojenie pierwotne zasilane jest przez przekształtnik generujący napięcie o wysokiej częstotliwości (zazwyczaj na poziomie 100 kHz).Opracowanie dotyczy wybranych aspektów związanych z projektem jednofazowego, wysokoczęstotliwościowe-go falownika napięcia opartego na tranzystorach IGBT. Ze względu na specyficzny charakter odbiornika oraz na bar-dzo dużą częstość łączeń półprzewodnikowych przyrządów mocy konieczne jest zastosowanie układów wspomaganego przełączania tranzystorów mocy. Od wyboru właściwej struktury przekształtnika zależy również jego sprawność. Z tego względu czynności projektowe wspomagane będą komputerową symulacją obwodu głównego wraz z systemem sterowa-nia. Obliczenia wykonane w programie PSpice mają na celu, oprócz doboru parametrów elementów składowych prze-kształtnika, również wybór optymalnej struktury tzw. miękkiego przełączania w trybie ZVS lub ZCS. Utworzony model obwodowy odwzorowuje również charakterystyki rzeczywistych elementów energoelektronicznych, co pozwala na osza-cowanie sprawności przetwarzania energii elektrycznej. Faza obliczeniowo-projektowa będzie podstawą do wykonania układu sterowanego za pośrednictwem mikrokontrolera sygnałowego TMS320F2812.

Authors (4)