SKAI 多逆变器系统

  -  案例研究



得益于高度集成的电力电子器件,实现低消耗、低排放的拖拉机


一家拖拉机制造商正为其大功率拖拉机开发一款电源系统,目的是减少燃料消耗和噪音排放。这项开发也制定了未来农业机械中电气传动应用所需的技术架构。新电源系统的核心是来自赛米控的高度集成多逆变器系统。

挑战 / 动力

到目前为止,拖拉机的二次设备是通过齿轮机械式地连接到主驱动器上。这种机械连接无法使这些功能运行在最佳的工作点上。这将导致糟糕的整体效率,从而增加燃油消耗和污染物的排放量。因此,我们的目标是从主驱动器上断开二次设备;为了这个目的,一个与主驱动器相连的、经过调整的发电机产生电力。这种能量转化为电,确保风扇、空气压缩机、空调设备和14V机载电源的最佳运行。 

需要满足以下这些系统级目标:
  • 减少燃料消耗和污染物排放量
  • 得益于优化了的柴油发动机冷却系统,主驱动器的功率得以增大
  • 14V机载电源具有更佳的可靠性
  • 为拖拉机未来的电气设备做准备
  • 整体效率更高、油耗更低
  • 优化的系统控制和系统属性
  • 增加新功能,如:230V插座 
 

解决方案

按照客户的规格要求,从赛米控多逆变器系列系统开发了一个高度集成的电力电子系统。该系统包括用于在恶劣环境条件下控制电流的多个逆变器。可能有不同的操作模式,例如:该系统可由一台三相发电机或HVDC总线方式供电。系统安装在一个水冷壳体中(IP67防护等级),并通过CAN总线与车辆的主控制器通讯。集成的半导体组件来自赛米控久经考验的MiniSKiiP 系列(第2代)。模拟和数字信号I/O接口允许连接各种各样的传感器,如:温度传感器、旋变信号输入等。

多逆变器系统总共有4个电源变换器:
  • 变换器 I: 三相40kVA有源前段变换器
  • 逆变器 II: 三相20kVA 驱动逆变器
  • 逆变器 III: 三相10kVA驱动逆变器
  • DC/DC 变换器: 14V/300A或28V/165A
 

结果

转速为1800 r.p.m.时,一台通过法兰与机轴直接连接的发电机产生高达20kW的电力,多逆变器系统将该电能进行转换,为风扇、空气压缩机和空调系统供电。新的电源系统还通过DC/DC变换器为机载14V电源系统供电,这几乎使机载电源的输出增大了一倍。当车辆被固定时,电气设备可通过一个 230V插座或230/400V(5kW)的三相插座运行。这些通常是用在使用移动式发电机的地方。电动空气压缩机还可以在发动机转速低时确保快速增压,空调系统也是类似的。风扇速度可以精确地适应冷却风扇功率的要求,风扇可以很容易地逆转,用于冷却器的清洗。风扇速度,取决于引擎的转速,帮助内燃机建立辅助动力,即使转速只有1250 r.p.m.和1600 r.p.m.,比传统模式具有更高的转矩。最大功率提升也较高。用于二次设备的电气传动系统提高了设备的效率,节省了燃料。 

新的电源系统是引入用于附属设备和拖车设备的超高精度、高效率电力驱动以及最终驱动系统的基础。不同技术亮点综合的结果是非常低的燃料消耗和减少了的噪音排放,并确保满足未来的排放限制。为了提高整体效率,所有的电力传动部件全部被开发或优化。总之,这构成了通往实现超低排放、大功率拖拉机道路上的一块里程碑,这种拖拉机通常是高能耗的。
 

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