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電力電子技術(shù)任務(wù)一DC-DC變換電路分析與檢測項目四新能源汽車電壓轉(zhuǎn)換電路檢測PowerElectronicsTechnologyforNewEnergyVehicles新能源汽車DC/DC變換器是電壓變換裝置，可以將動力電池高電壓轉(zhuǎn)換為恒定低電壓給全車電氣設(shè)備供電，又可以給低壓蓄電池充電。隔離型DC/DC變換器在工作過程中首先將高電壓進行直流變交流的逆變，然后再通過整流將交流電變?yōu)榈蛪褐绷麟?，通過變壓器實現(xiàn)隔離，對新能源汽車的車載安全更加有益。任務(wù)導(dǎo)入Tasktointroduce學習目標CourseObjectives能夠描述DC-DC變換電路的基本概念。能夠熟知DC-DC變換電路的類型。具備從多途徑的信息源中檢索專業(yè)知識的能力。具備檢測DC-DC變換電路的能力。認真嚴謹、積極主動。安全生產(chǎn)，文明施工。與小組成員、同學之間能合作交流，協(xié)調(diào)工作。積極主動與小組成員交流、討論學習成果，取長補短，完成自我提升。新授NewTeaching01一、DC-DC變換電路的基本概念（一）定義直接直流變換電路斬波電路，它的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電，一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?，這種情況下輸入與輸出之間不隔離。間接直流變換電路在直流變換電路中增加了交流環(huán)節(jié)，在交流環(huán)節(jié)中通常采用變壓器實現(xiàn)輸入輸出間的隔離，因此也稱為帶隔離的直流—直流變換電路。將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電，包括直接直流變換電路和間接直流變換電路。DC-DC變換電路的功能一、DC-DC變換電路的基本概念（一）定義直流變換技術(shù)被廣泛應(yīng)用于可控直流開關(guān)穩(wěn)壓電源和直流電動機的調(diào)速控制，它以體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點在電氣、通信等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在直流斬波器中，由于輸入端為直流電源，電流無自然過零點，半控元件的切換只能通過強迫換流電路來實現(xiàn)。為了簡化變流電路，直流斬波器以全控型電力電子器件等具有自關(guān)斷能力的器件作為開關(guān)器件。二、DC-DC變換電路的類型降壓式直流斬波電路（Buck變換器）升壓式直流斬波電路（Boost變換器）升-降壓式直流斬波電路（Boost-Buck變換器）二、DC-DC變換電路的類型（一）降壓式直流斬波電路（Buck變換器）圖1降壓式直流斬波電路圖電路結(jié)構(gòu)降壓式直流斬波器又稱為Buck變換器，它是一種輸出電壓等于或小于輸入電壓的直流變換器，它的輸出電壓u0的平均值U0恒小于輸入電壓US，主要用于開關(guān)電源以及需要直流降壓的環(huán)節(jié)，出降壓式直流斬波電路圖，如圖1所示。電路結(jié)構(gòu)電路中的控制開關(guān)VT采用全控器件IGBT，也可使用GTR、P-MOSFET等其他全控器件；電路中的二極管VD起續(xù)流作用，在VT關(guān)斷時為電感L儲存的能量提供續(xù)流通路；為獲得平直的輸出直流電壓，輸出端采用了L-C低通濾波電路，R為負載；US為輸入直流電源，U0為輸出直流平均電壓。電路輸出端的濾波電容器足夠大，以保證輸出電壓恒定。二、DC-DC變換電路的類型（一）降壓式直流斬波電路（Buck變換器）假定1開關(guān)管、二極管是理想元件，可在瞬間導(dǎo)通或截止，沒有導(dǎo)通壓降，截止時沒有漏電流。假定2電感、電容是理想元件。假定3輸出電壓中的紋波電壓與輸出電壓的比值很小，可忽略不計。為了分析穩(wěn)態(tài)特性，簡化推導(dǎo)公式的過程，特作如下假定：二、DC-DC變換電路的類型（一）降壓式直流斬波電路（Buck變換器）連續(xù)導(dǎo)電模式輸出濾波電感L的電流總大于零。電感電流斷續(xù)在開關(guān)管關(guān)斷期間有一段時間流過電感的電流為零。臨界狀態(tài)在開關(guān)管關(guān)斷期末，電感的電流剛好降為零。根據(jù)電感電流是否連續(xù)，Buck變換器有3種工作模式：連續(xù)導(dǎo)電模式、不連續(xù)導(dǎo)電模式和臨界狀態(tài)。二、DC-DC變換電路的類型（一）降壓式直流斬波電路（Buck變換器）a）主開關(guān)管導(dǎo)通b）二極管續(xù)流圖2Buck變換器電感電流連續(xù)的兩種工作狀態(tài)二、DC-DC變換電路的類型（一）降壓式直流斬波電路（Buck變換器）工作原理在開關(guān)VT導(dǎo)通ton期間，等效電路如圖2a所示。二極管VD反偏截止，電源US通過電感L向負載R供電，電容也開始充電。此間iL=iS增加，電感L的儲能也增加，導(dǎo)致在電感兩端有一個正向電壓uL=US-U0，左正右負，如圖a所示。所以在VT導(dǎo)通期間電感電壓uL=US-U0。工作原理在開關(guān)VT關(guān)斷toff期間，如圖2b所示。電感產(chǎn)生感應(yīng)電勢，左負右正，使續(xù)流二極管VD導(dǎo)通，故iL通過二極管VD續(xù)流。由于輸出端大電容的作用，電感兩端電壓恒定，電感電流iL線性下降，電感上的能量逐步消耗在負載上。負載R端電壓U0仍然是上正下負。二、DC-DC變換電路的類型（一）降壓式直流斬波電路（Buck變換器）工作原理當iL<I0時，電容處在放電狀態(tài)，以維持I0和U0不變。由于二極管VD續(xù)流，則uL=-U0，如此周而復(fù)始周期變化。電流連續(xù)工作波形圖如圖3所示。在VT關(guān)斷期間電感電壓uL=-U0。圖3電流連續(xù)工作波形圖二、DC-DC變換電路的類型（二）升壓式直流斬波電路（Boost變換器）圖4升壓式直流斬波電路原理結(jié)構(gòu)圖

Boost變換器是Buck變換器的對偶拓撲結(jié)構(gòu)，升壓式直流斬波電路原理結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。升壓式（Boost）變換器是一種輸出電壓等于或高于輸入電壓的直流變換器。通過控制開關(guān)管VT的占空比，可控制升壓變換器的輸出電壓。電路結(jié)構(gòu)二、DC-DC變換電路的類型（二）升壓式直流斬波電路（Boost變換器）（a）開關(guān)管導(dǎo)通狀態(tài)

（b）開關(guān)管截止狀態(tài)圖5Boost變換器電感電流連續(xù)時兩種工作狀態(tài)二、DC-DC變換電路的類型（二）升壓式直流斬波電路（Boost變換器）工作原理當控制開關(guān)VT導(dǎo)通時，等效電路如圖5（a）所示。電源US向串接在回路中的電感L充電儲能，電感電壓uL左正右負；而負載電壓U0上正下負，此時在R與L之間的續(xù)流二極管VD被反偏，VD截止。另外，VD截止時C向負載R放電，極性上正下負。由于正常工作時C已經(jīng)被充電，且C容量很大，所以負載電壓基本保持為一恒定值，記為U0。在一個開關(guān)周期T內(nèi)，開關(guān)管VT導(dǎo)通的時間為ton，此階段電源電壓US全部加到電感兩端，所以電感L上的電壓為uL=US。二、DC-DC變換電路的類型（二）升壓式直流斬波電路（Boost變換器）工作原理在控制開關(guān)VT關(guān)斷時，等效電路如圖5（b）所示。儲能電感L兩端電勢極性變成左負右正，續(xù)流二極管VD轉(zhuǎn)為正偏，iL經(jīng)二極管VD流向輸出側(cè)。儲能電感L與電源US疊加共同向電容C充電，向負載R提供能量，負載R端電壓U0仍然是上正下負。如果VT的關(guān)斷時間為toff，則此段時間內(nèi)電感L上的電壓可以表示為-（U0-US）。二、DC-DC變換電路的類型（三）升-降壓式直流斬波電路（Boost-Buck變換器）電路結(jié)構(gòu)升降壓（Buck-Boost）變換器的電路圖如圖6所示，它是一種輸出電壓既可以高于也可以低于輸入電壓的直流變換器。圖6升-降壓式直流斬波電路二、DC-DC變換電路的類型（三）升-降壓式直流斬波電路（Boost-Buck變換器）（a）開關(guān)管導(dǎo)通狀態(tài)（b）開關(guān)管截止狀態(tài)圖7Buck-Boost變換器電感電流連續(xù)時兩種工作狀態(tài)二、DC-DC變換電路的類型（三）升-降壓式直流斬波電路（Boost-Buck變換器）工作原理當控制開關(guān)VT導(dǎo)通時，直流電源US經(jīng)VT給電感L充電儲存能量，電感電壓上正下負，此時二極管VD被負載電壓（下正上負）和電感電壓反偏，流過VT的電流為iT（=iL），方向如圖7（a）所示。由于此時VD反偏截止，電容C向負載R提供能量并維持輸出電壓基本恒定，負載R及電容C上的電壓極性為上負下正，與電源極性相反；輸入電壓US直接加在電感L上，極性為上正下負，此階段uL=US。二、DC-DC變換電路的類型（三）升-降壓式直流斬波電路（Boost-Buck變換器）工作原理當控制開關(guān)VT關(guān)斷時，電感L極性變反（上負下正），VD正偏導(dǎo)通，電感L中儲存的能量通過VD向負載R和電容C釋放，放電電流為iL，電容C被充電儲能，負載R也得到電感L提供的能量，方向如圖7（b）所示。此階段-uL=U0。實訓(xùn)PracticalTraining02DC-DC轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用穩(wěn)壓二極管DC-DC轉(zhuǎn)換電路，它的輸入為直流電源的輸出，而它的輸出則為各個模塊電路所需的不同電壓，DC-DC轉(zhuǎn)換電路是將某一直流電壓轉(zhuǎn)換為負載工作所需的另一直流電壓的電路。直流電壓的電路，在我們的生活中無處不在，無論是手機還是電腦、汽車還是高鐵，在各個領(lǐng)域，DC-DC轉(zhuǎn)換電路都起到舉足輕重的作用。通過降壓獲得指定電壓的方法，穩(wěn)壓二極管是最早誕生的半導(dǎo)體器件之一，具有單相導(dǎo)電性。任務(wù)實施(一)

DC-DC變換電路的檢測任務(wù)實施(一)DC-DC變換電路的檢測穩(wěn)壓二極管其特性曲線如圖8所示，當正向電壓大于門限時，二極管導(dǎo)通，把目光聚焦在反向區(qū)域，可以看出當反向電壓小于指定值時，電流幾乎不變，一旦反向電壓高于這個門限值，電流就會從二極管中流過，起到穩(wěn)壓的作用。01圖8穩(wěn)壓二極管的特性曲線二、DC-DC變換電路的類型(一)

DC-DC變換電路的檢測步驟2在Multisim中繪制如圖9所示的電路波動滑動變阻器的滑片，可以看到電阻在一定范圍內(nèi)波動，電壓基本保持3.3V左右不變。圖9繪制電路波動滑動變阻器的滑片二、DC-DC變換電路的類型(一)

DC-DC變換電路的檢測步驟3對VCC進行直流掃描，設(shè)置電壓范圍為5-9V,增量為0.1V可以得到如圖10所示表格。圖10設(shè)置電壓范圍二、DC-DC變換電路的類型(一)

DC-DC變換電路的檢測步驟4當VCC電壓范圍為5-9V時，電壓基本穩(wěn)定在3.3V，繪制直流傳輸特性曲線，如圖11所示。圖11直流傳輸特性曲線二、DC-DC變換電路的類型(一)

DC-DC變換電路的檢測步驟5令VCC電壓為5V，如圖所示，對R2進行掃描時，可以看到負載從250歐到2500歐，輸出電壓基本保持在3.3V附近，得到器件參數(shù)，如圖12所示。圖12令VCC電壓為5V二、DC-DC變換電路的類型(一)

DC-DC變換電路的檢測步驟6令VCC電壓為5V，如圖所示，對R2進行掃描時，可以看到負載從250歐到2500歐，輸出電壓基本保持在3.3V附近，得到器件參數(shù)，如圖12所示。圖12令VCC電壓為5V任務(wù)實施(二)基于二極管組成半橋整流慮波電路搭建

穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電路缺陷1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路只能提供低于輸入的輸出電壓。01

穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電路缺陷2負載電路允許變化范圍有限。穩(wěn)壓的前提是流過穩(wěn)壓管的電流在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓范圍內(nèi)，故負載電流的范圍有限。02

穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電路缺陷3輸出電壓不可調(diào)。一旦穩(wěn)壓管的型號確定好之后，額定的輸出電壓也會隨之確定，無法調(diào)節(jié)。03

穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電路缺陷4效率低下。電路中的限流電阻和穩(wěn)壓二極管會消耗大量的能量，且當輸入輸出電壓范圍相差越大，效率越低。04感謝聆聽THANKYOU新能源汽車

電力電子技術(shù)任務(wù)二AC-DC變換電路分析與檢測項目四新能源汽車電壓轉(zhuǎn)換電路檢測PowerElectronicsTechnologyforNewEnergyVehiclesAC/DC變換器，也稱為整流器，是將交流電源變換成直流電的電路，大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路、濾波器等組成。假如你是一名新能源汽車維修工，你是如何檢測AC-DC變換電路的好壞呢？任務(wù)導(dǎo)入Tasktointroduce學習目標CourseObjectives能夠描述AC-DC變換電路的基本概念。能夠熟知AC-DC變換電路的類型。具備從多途徑的信息源中檢索專業(yè)知識的能力。具備檢測AC-DC變換電路的能力。認真嚴謹、積極主動。安全生產(chǎn)，文明施工。與小組成員、同學之間能合作交流，協(xié)調(diào)工作。積極主動與小組成員交流、討論學習成果，取長補短，完成自我提升。新授NewTeaching01一、AC-DC變換電路的基本概念（一）定義特點控制簡單，運行可靠，適合大功率應(yīng)用。相控整流器存在的問題是有諧波，對電網(wǎng)有較嚴重的影響。應(yīng)用要求許多電氣設(shè)備都需要恒定或可調(diào)的直流電源。DC-DC變換電路、DC-AC變換電路也需要利用整流器先進行AC-DC變換。傳統(tǒng)的AC-DC變換電路是利用晶閘管和相控技術(shù)，依靠電源電壓進行換流的。AC-DC變換電路又稱為整流電路，能夠?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電。二、AC-DC變換電路的類型單相整流電路三相整流電路多相整流電路二、AC-DC變換電路的類型（一）電網(wǎng)交流輸入相數(shù)對于小功率整流器常采用單相供電。單相整流電路分為半波整流電路、全波整流電路、橋式整流電路及倍壓整流電路等。單相整流電路三相整流電路是交流測由三相電源供電，負載容量較大,或要求直流電壓脈動較小，容易濾波。三相整流電路多相整流電路隨著整流電路的功率進一步增大，為了減輕對電網(wǎng)的干擾﹐特別是減輕整流電路高次諧波對電網(wǎng)的影響，可采用十二相﹑十八相﹑二十四相及三十六相的多相整流電路。多相整流電路二、AC-DC變換電路的類型（一）電網(wǎng)交流輸入相數(shù)特點1濾波器的電感量比同容量的單相或三相半波電路小得多。三相半波可控整流電路三相半控橋式整流電路三相全控橋式整流電路三相整流電路分類

特點2晶閘管的額定電壓值也較低，適用于大功率變流裝置。二、AC-DC變換電路的類型（一）電網(wǎng)交流輸入相數(shù)采用多相整流電路能改善功率因數(shù)，提高脈動頻率，使變壓器初級電流的波形更接近正弦波，減少諧波的影響。隨著相數(shù)的增加，可進一步削弱諧波的影響。多相整流常用在大功率整流領(lǐng)域，最常用的有雙反星中性點帶平衡電抗器接法和三相橋式接法。為了減輕對電網(wǎng)的干擾，可采用十二相﹑十八相﹑二十四相及三十六相的多相整流電路。多相整流電路二、AC-DC變換電路的類型（二）整流電路的構(gòu)成形式半波整流電路全波整流電路橋式整流電路ABC二、AC-DC變換電路的類型（二）整流電路的構(gòu)成形式半波整流電路半波整流電路是一種最簡單的整流電路，如圖1所示。它由電源變壓器B、整流二極管D和負載電阻Rfz組成。變壓器把市電電壓（多為220V）變換為所需要的交變電壓E2，D再把交流電變換為脈動直流電。圖1半波整流電路二、AC-DC變換電路的類型（二）整流電路的構(gòu)成形式全波整流電路如圖2所示是全波整流電路的電原理圖。全波整流電路，可以看作是由兩個半波整流電路組合成的。變壓器次級線圈中間需要引出一個抽頭，把次組線圈分成兩個對稱的繞組，從而引出大小相等但極性相反的兩個電壓E2a、E2b，構(gòu)成E2a、D1、Rfz與E2b、D2、Rfz，兩個通電回路。圖2全波整流電路的電原理圖二、AC-DC變換電路的類型（二）整流電路的構(gòu)成形式橋式整流電路橋式整流電路即橋式整流器，也叫做整流橋堆，是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M行整流的最常用的電路，常用來將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，如圖3所示。圖3整流橋電路二、AC-DC變換電路的類型（二）整流電路的構(gòu)成形式01全橋?qū)⑦B接好的橋式整流電路的四個二極管封在一起。02半橋?qū)⑺膫€二極管橋式整流的一半封在一起，用兩個半橋可組成一個橋式整流電路。橋式整流電路分類整流橋就是將整流管封在一個殼內(nèi)。分全橋和半橋。一個半橋也可以組成變壓器帶中心抽頭的全波整流電路，選擇整流橋要考慮整流電路和工作電壓。二、AC-DC變換電路的類型（三）控制方式不可控整流電路相控整流電路PWM（脈沖寬度調(diào)制）整流電路二、AC-DC變換電路的類型（三）控制方式圖4不可控整流電路不可控整流電路是由無控制功能的整流二極管組成的整流電路。當輸入交流電壓一定時，在負載上得到的直流電壓是不能調(diào)節(jié)的電路，如圖4所示。利用整流二極管的單向?qū)щ娦阅馨淹饧咏涣麟妷鹤優(yōu)橹绷麟妷?。對于理想情況，即整流二極管既無慣性又無損耗。二、AC-DC變換電路的類型（三）控制方式采用相位控制方式以實現(xiàn)負載端直流電能控制的可控整流電路?？煽厥且驗檎髟褂镁哂锌刂乒δ艿木чl管。分類相控整流電路分為單相、三相、多相整流電路3種。特點電路容量大、控制簡單、技術(shù)成熟。AB圖5三相橋式全控整流電路二、AC-DC變換電路的類型（三）控制方式PWM（脈沖寬度調(diào)制）整流電路

PWM整流技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型AC-DC變換技術(shù)，它采用全控型功率器件和現(xiàn)代控制技術(shù)，由于性能優(yōu)良而越來越受到工程技術(shù)人員的重視，如圖6所示。圖6單相全橋PWM整流電路原理圖實訓(xùn)PracticalTraining02全波整流電路全波整流電路作用現(xiàn)象能夠把交流轉(zhuǎn)換成單一方向電流的電路，最少由兩個整流器合并而成，一個負責正方向，一個負責反方向，最典型的全波整流電路是由四個二極管組成的整流橋。作用是將交流變壓電路輸出的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動性直流電。也可由MOS管搭建。將12V交流電輸入，經(jīng)過四只二極管之后，轉(zhuǎn)變?yōu)?2V直流電輸出。任務(wù)實施(一)

AC-DC變換電路的檢測任務(wù)實施(一)AC-DC變換電路的檢測電路搭接：12V交流電（誤差為±2V）、整流二極管，如圖7所示。01圖7穩(wěn)壓二極管的特性曲線圖8測出輸出正負極的直流電壓將萬用表調(diào)至直流電壓檔，使用萬用表測出輸出正負極的直流電壓數(shù)值為12V，如圖8所示。02感謝聆聽THANKYOU新能源汽車

電力電子技術(shù)任務(wù)三DC-AC變換電路分析與檢測項目四新能源汽車電壓轉(zhuǎn)換電路檢測PowerElectronicsTechnologyforNewEnergyVehicles目前純電動汽車上使用的驅(qū)動電機大部分都是永磁問步電機(使用的是交流電)，而純電動汽車電池包里面的電是直流電（電壓達300V以上）重點來了，DC-AC目的就是把這個直流電逆變成交流電來供給永磁同步電動機使用，這樣車子才能跑起來。假如你是一名新能源汽車維修工，你是如何檢測DC-AC變換電路。任務(wù)導(dǎo)入Tasktointroduce學習目標CourseObjectives能夠描述DC-AC變換電路的基本概念。能夠熟知DC-AC變換電路的類型。具備從多途徑的信息源中檢索專業(yè)知識的能力。具備檢測DC-AC變換電路的能力。認真嚴謹、積極主動。安全生產(chǎn)，文明施工。與小組成員、同學之間能合作交流，協(xié)調(diào)工作。積極主動與小組成員交流、討論學習成果，取長補短，完成自我提升。新授NewTeaching01一、DC-AC變換電路的基本概念（一）定義逆變DC/AC變換電路把直流電變換成頻率固定或可調(diào)的交流電。應(yīng)用DC/AC變換電路主要被用于機車牽引、交流電動機的調(diào)速、不間斷電源（UPS）和感應(yīng)加熱等。由直流電源提供能量，為了保證直流電源為恒壓源或恒流源，在直流電源的輸出端須配有儲能元件。DC-AC變換電路二、DC-AC變換電路的類型（一）降壓式直流斬波電路（Buck變換器）有源逆變將直流電逆變成與電網(wǎng)同頻率的恒頻交流，并輸送回電網(wǎng)。無源逆變將直流電逆變成頻率可變的交流電，并直接供給交流負載。根據(jù)逆變后交流電能使用方式，逆變電路又分成有