新能源汽車(chē)電控技術(shù)授課教師:XXX

授課日期:20XXx月x日基本電路本篇重點(diǎn)：Task1交直流電路認(rèn)知交直流電路認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解什么是交流電路。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生搜集和整理相關(guān)資料的能力。知識(shí)準(zhǔn)備：整車(chē)控制系統(tǒng)由傳感器、微控制器(MCU)和執(zhí)行器構(gòu)成,其技術(shù)含量高,電路復(fù)雜。汽車(chē)電路與一般家庭用電有明顯不同,燃油汽車(chē)電路中全是直流電,在純電動(dòng)汽車(chē)電路中,進(jìn)控制器前是直流電、進(jìn)電機(jī)前是交流電,

220V的變頻器是先變直流再變交流的。純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制系統(tǒng)中常見(jiàn)的基本電路包括整流電路、濾波電路、變壓電路、逆變電路、斬波電路等。電路是電流流通的途徑,電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能要通過(guò)閉合電路來(lái)完成。因此,為了利用電能,必須組成各種形式的電路。交直流電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)１:直流電路的特性有哪些?直流電是大小和方向都不隨時(shí)間變化的電壓或電流。直流電路中有電流、電壓、電位、電動(dòng)勢(shì)等常見(jiàn)物理量。1電流１)定義。電荷的定向運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為電流,如圖所示。２)方向。規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?與電子移動(dòng)方向相反。３)大小。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面電荷量的多少稱(chēng)為電流強(qiáng)度。交直流電路認(rèn)知2電壓１)定義。電路中兩點(diǎn)之間的電位差稱(chēng)為電壓,用Ｕ或ｕ表示。２)方向。電壓的正方向規(guī)定為:由高電位指向低電位,即從電源的正極指向負(fù)極。３)大小。交直流電路認(rèn)知3電位１)定義。取電路中任一點(diǎn)作為參考點(diǎn),并規(guī)定為零電位,電路中任一點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓,就稱(chēng)為該點(diǎn)的電位。２)方向。當(dāng)某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓為正時(shí),則該點(diǎn)的電位為正。當(dāng)某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓為負(fù)時(shí),則該點(diǎn)的電位為負(fù)。電位用Ｖ或Ｕ來(lái)表示。３)大小。在數(shù)值上,電路中某點(diǎn)的電位等于正電荷在該點(diǎn)所具有的能量與電荷所帶電荷量的比。交直流電路認(rèn)知4電動(dòng)勢(shì)１)定義。電動(dòng)勢(shì)是表示電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿谋绢I(lǐng)大小的物理量。２)方向。習(xí)慣上規(guī)定電動(dòng)勢(shì)的方向是低電位點(diǎn)負(fù)極指向高電位點(diǎn)正極,即電位升的方向。這正好與電壓的真實(shí)方向相反。３)大小。電源的電動(dòng)勢(shì)等于其內(nèi)部非電場(chǎng)力把單位正電荷從負(fù)極經(jīng)內(nèi)部移動(dòng)到正極時(shí)所做的功。交直流電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)２:交流電路的特性有哪些?交流一般指大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的電壓或電流。它的最基本的形式是正弦電流,如圖所示。我國(guó)交流電供電的標(biāo)準(zhǔn)頻率規(guī)定為50Ｈｚ。交流電隨時(shí)間變化的形式可以是多種多樣的。不同變化形式的交流電,其應(yīng)用范圍和產(chǎn)生的效果也是不同的。正弦交流電應(yīng)用最為廣泛。純電動(dòng)汽車(chē)充電都是選用交流電。在實(shí)用中,交流電用符號(hào)~表示。正弦交流電可用頻率、峰值和位相3個(gè)物理量來(lái)描述。交直流電路認(rèn)知1交流電的頻率和周期頻率是表示交流電隨時(shí)間變化快慢的物理量。交流電每秒鐘變化的次數(shù)稱(chēng)為頻率,用ｆ表示。它的單位為Ｈｚ。交流電正弦電流的表示式Ｉ＝Ｉｍｓｉｎ(ωｔ＋?０

)中的ω稱(chēng)為角頻率,它是反映交流電隨時(shí)間變化快慢的物理量。角頻率和頻率的關(guān)系為ω＝２πｆ。交流電隨時(shí)間變化的快慢還可以用周期來(lái)描述。交流電變化一次所需要的時(shí)間稱(chēng)為周期,用Ｔ表示,周期的單位是ｓ。顯然,周期和頻率互為例數(shù)。交流電隨時(shí)間變化越快,其頻率ｆ越高,周期Ｔ越短；反之,頻率ｆ越低,周期Ｔ越長(zhǎng)。交直流電路認(rèn)知2交流電流的峰值和平均值電流ｉ＝Ｉｍｓｉｎ(ωｔ＋α)中的Ｉｍ稱(chēng)為電流的峰值,ｉ為瞬時(shí)值。峰值和相位是按式中Ｉｍ為正值的要求定義的。交流電的有效值通常用Ｕ或Ｉ表示。Ｕ表示等效電壓,Ｉ表示等效電流。一般不作特別說(shuō)明時(shí),交流電的大小均指有效值。交流電在半周期內(nèi),通過(guò)電路中導(dǎo)體橫截面的電量Ｑ和一直流電在同樣時(shí)間內(nèi)通過(guò)該電路中導(dǎo)體橫截面的電量相等時(shí),這個(gè)直流電的數(shù)值就稱(chēng)為該交流電在半周期內(nèi)的平均值。交直流電路認(rèn)知3相位值在交流電ｉ＝Ｉｍｓｉｎ(ωｔ＋α)中的(ωｔ＋α)稱(chēng)為相位(相位角)。它表征函數(shù)在變化過(guò)程中某一時(shí)刻達(dá)到的狀態(tài)。例如,當(dāng)ωｔ＋α＝０時(shí)達(dá)到取零值的階段。α是ｔ＝０時(shí)的相位,稱(chēng)為初相。在實(shí)際問(wèn)題中,更重要的是兩個(gè)交流電之間的相位差。兩個(gè)交流電壓或電流之間的相位差是它們之間變化步調(diào)的反映。Task2整流電路認(rèn)知整流電路認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解什么是整流電路。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生搜集和整理相關(guān)資料的能力。知識(shí)準(zhǔn)備：整流電路又稱(chēng)為ＡＣＤＣ變換電路,是將交流電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。整流主電路多用硅整流二極管或晶閘管組成?濾波器接在主電路與負(fù)載之間,用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分?變壓器設(shè)置與否視具體情況而定,變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離。問(wèn)題引導(dǎo)１:不可控整流電路有哪些?1單相半波整流電路(１)定義整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流電的電路。半波整流電路是電源電路中一種最簡(jiǎn)單的整流電路,它的電路結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單,由整流變壓器、二極管及負(fù)載組成,如圖所示。整流電路認(rèn)知(２)工作原理當(dāng)ｕ為正半周時(shí),二極管ＶＤ正向?qū)?當(dāng)ｕ為負(fù)半周時(shí),二極管ＶＤ反向截止。整流波形如圖所示。由于這種電路只在交流的半個(gè)周期內(nèi)才導(dǎo)通,也只有在正半周時(shí)才有電流流過(guò)負(fù)載,故稱(chēng)為單相半波整流電路。(３)輸出電壓和輸出電流負(fù)載電阻上得到的是一個(gè)半波整流電壓,整流電壓雖然是單方面的,但其大小是變化的,稱(chēng)為脈動(dòng)直流電壓。半波整流電路的輸出電壓不到輸入電壓的一半,交流分量大,效率低,如圖所示。整流電路認(rèn)知2單相橋式整流電路(１)定義為了克服半波整流電路的缺點(diǎn),在實(shí)用電路中多采用全波整流電路,最常用的全波整流電路是橋式整流電路。它是由４個(gè)二極管接成電橋形式的電路,如圖所示。整流電路認(rèn)知2單相橋式整流電路(２)工作原理當(dāng)輸入信號(hào)為正半周時(shí),ＶＤ２、ＶＤ４導(dǎo)通,ＶＤ１、ＶＤ３截止,負(fù)載上有半波輸出。當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)半周時(shí),ＶＤ１、ＶＤ３導(dǎo)通,ＶＤ２、ＶＤ４截止,負(fù)載上有半波輸出。在輸入信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi),負(fù)載上得到兩個(gè)半波,如圖所示。整流電路認(rèn)知(３)基本參數(shù)在單相橋式整流電路中,交流電在一個(gè)周期內(nèi)的兩個(gè)半波都有同方向的電流流過(guò)負(fù)載,因此在輸入電壓相同時(shí),該電路輸出的電流和電壓均比半波整流大一倍。整流輸出電壓平均值負(fù)載的電流二極管的正向電流二極管承受的反向峰值電壓整流電路認(rèn)知3三相橋式整流電路廣泛應(yīng)用的三相橋式整流電路是從三相半波整流電路擴(kuò)展而來(lái)的。三相橋式整流電路是由兩組三相半波整流電路串聯(lián)而成的,一組接成共陰極,另一組接成共陽(yáng)極,這種整流電路不再需要變壓器中點(diǎn)。三相橋式不可控整流電路如圖所示,ＶＤ１、ＶＤ３、ＶＤ５共陰極三相半波整流,ＶＤ２、ＶＤ４、ＶＤ６共陰極三相半波整流。整流電路認(rèn)知3三相橋式整流電路三相橋式整流電路工作時(shí),共陰極的３個(gè)二極管中,陽(yáng)極交流電壓最高的二極管優(yōu)先導(dǎo)通,另外兩個(gè)二極管因承受反壓處于關(guān)斷狀態(tài)。同理,共陽(yáng)極的３個(gè)二極管中,陰極交流電壓最低的二極管優(yōu)先導(dǎo)通,另外兩個(gè)二極管因承受反壓處于關(guān)斷狀態(tài)。即在電路工作過(guò)程中,共陰極組和共陽(yáng)極組中各有１個(gè)二極管處于導(dǎo)通狀態(tài),其工作波形如圖所示。整流電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)２:PWM整流電路的類(lèi)型有哪些?PWM整流電路由全控性功率開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成,采用脈沖寬度調(diào)制(PulseWidthModulatiom,

PWM)控制方式。1單相電壓型PWM整流電路單相電壓型PWM整流電路最初應(yīng)用于電力機(jī)車(chē)交流傳動(dòng)系統(tǒng)中,為牽引變流器提供直流電源。單相電壓型PWM整流電路如圖所示,每個(gè)橋臂由一個(gè)控器件和反并聯(lián)的整流二極管組成。整流電路認(rèn)知2三相電壓型PWM整流電路三相電壓型PWM整流電路如圖所示。這是最基本的PWM整流電路,應(yīng)用最廣泛。三相電壓型PWM整流電路具有更快的響應(yīng)速度和更好的輸入電流波形,穩(wěn)態(tài)工作時(shí),輸出電流、電壓不變,開(kāi)關(guān)器件按正弦規(guī)律脈寬調(diào)制,整流器交流側(cè)的輸出電壓與逆變器相同。整流電路認(rèn)知3三相電流型PWM整流電路三相電流型ＰＷＭ整流電路如圖所示。電流型整流電路的優(yōu)點(diǎn)如下:１)由于輸出電感的作用,短路時(shí)電流的上升速度受到限制。２)開(kāi)關(guān)器件直接對(duì)直流電流進(jìn)行脈寬調(diào)制,所以輸入電流控制簡(jiǎn)單,控制速度快。電流型整流電路的缺點(diǎn)如下:１)直流側(cè)電感的體積、質(zhì)量和功耗較大。２)常用的全控器件都是雙向?qū)ǖ?使主電路通態(tài)損耗較大。整流電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)３:整流電路的應(yīng)用有哪些?車(chē)載充電機(jī)是整流電路在新能源汽車(chē)上的典型應(yīng)用,其功能是將電網(wǎng)單相交流電變換為直流電給動(dòng)力蓄電池充電。為了提高電路的功率因數(shù),減小設(shè)備體積,達(dá)到比較理想的輸出效果,一般是整流電路和其他結(jié)構(gòu)的電路形式相結(jié)合,完成電能變換。車(chē)載充電機(jī)電路結(jié)構(gòu)如圖所示。整流電路認(rèn)知Task3濾波電路認(rèn)知濾波電路認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解什么是濾波電路。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生搜集和整理相關(guān)資料的能力。知識(shí)準(zhǔn)備：為了減小整流后的電壓脈動(dòng),常采用濾波電路把交流分量濾除,使負(fù)載兩端得到脈動(dòng)較小的直流電。濾波是將脈動(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷骸V波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同,實(shí)現(xiàn)濾波。電容器Ｃ對(duì)直流開(kāi)路,對(duì)交流阻抗小,所以Ｃ應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器Ｌ對(duì)直流阻抗小,對(duì)交流阻抗大,因此Ｌ應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過(guò)濾波電路后,既可保留直流分量,又可濾掉一部分交流分量,改變了交、直流成分的比例,減小了電路的脈動(dòng)系數(shù),改善了直流電壓的質(zhì)量。濾波電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)１:電容濾波電路的結(jié)構(gòu)組成有哪些?1電路組成電容濾波通常是在負(fù)載兩端并聯(lián)大容量電容器,如圖所示。2濾波原理若ｕ２處于正半周,二極管ＶＤ１、ＶＤ３導(dǎo)通,變壓器二次電壓ｕ２給電容器Ｃ充電。此時(shí)Ｃ相當(dāng)于并聯(lián)在ｕ２上,所以輸出波形同ｕ２,是正弦波。濾波電路認(rèn)知2濾波原理電容濾波電路波形如圖所示。需要指出的是,當(dāng)放電時(shí)間常數(shù)RLC增加時(shí),ｔ１點(diǎn)要右移,ｔ２點(diǎn)要左移,二極管關(guān)斷時(shí)間加長(zhǎng),導(dǎo)通角θ減小。反之,

RLC減少時(shí),導(dǎo)通角θ增大。顯然,當(dāng)RL很小(即IL很大)時(shí),電容濾波的效果不好,如圖中的曲線２。濾波電路認(rèn)知3負(fù)載上的直流電壓和電流負(fù)載上的電壓、電流可以按下式估算:4濾波電容的選擇１)濾波電容的輸出電壓。單相橋式整流濾波電路輸出電壓約為1.2Ｕ２。２)濾波電容的選用耐壓值不小于。電容的容量應(yīng)用滿足RLC≥(３~５)Ｔ。３)濾波電容若采用電解電容,正、負(fù)極性不允許接反,否則電容的漏電電流會(huì)增大,引起溫度上升使電容爆裂。5應(yīng)用１)在電容濾波電路中,Ｃ的容量或負(fù)載ＲＬ的阻值越大,放電越慢,輸出的直流電壓就越大,濾波效果越好。２)在采用大容量的濾波電容時(shí),接通電源的瞬間充電電流特別大,因此電容濾波不適用于負(fù)載電流較大的場(chǎng)合。濾波電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)２:電感濾波電路的結(jié)構(gòu)組成有哪些?利用儲(chǔ)能元件電感器Ｌ的電流不能突變的性質(zhì),把電感Ｌ與整流電路的負(fù)載ＲＬ串聯(lián),也可以起到濾波的作用。橋式整流電感濾波電路如圖所示。電感濾波電路波形如圖所示。電感濾波電路中Ｌ越大,濾波效果越好。適用于負(fù)載電流較大的場(chǎng)合。濾波電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)３:多級(jí)濾波電路有哪些?1

L型復(fù)式濾波電路ＬＣ型濾波電路指由電感Ｌ和電容Ｃ組成的Ｌ型濾波電路。整流后輸出的脈動(dòng)直流經(jīng)過(guò)Ｌ和Ｃ兩次濾波,負(fù)載上可獲得更加平滑的直流電壓。在負(fù)載電流不大的情況下,為減小體積、減輕重量、降低成本,常用適當(dāng)?shù)碾娮璐骐姼?組成如圖所示的Ｌ型濾波電路。濾波電路認(rèn)知2

LC-π型濾波電路由電容Ｃ１、Ｃ２和電感Ｌ組成的復(fù)式濾波電路,簡(jiǎn)稱(chēng)ＬＣ-

π型濾波電路,如圖所示。由于有３個(gè)元件進(jìn)行３次濾波,所以濾波效果更好。但電感的體積較大,成本較高。3

RC-π型濾波電路當(dāng)負(fù)載電流不大時(shí),可用電阻代替ＬＣ-

π型濾波電路中的電感,構(gòu)成ＲＣ-

π型濾波電路,如圖所示。ＲＣ-

π型濾波電路的成本低、體積小、濾波效果較好。Task4變壓電路認(rèn)知變壓電路認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解什么是變壓電路。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生搜集和整理相關(guān)資料的能力。知識(shí)準(zhǔn)備：變壓電路是把一種形式的交流(ＡＣ)電能轉(zhuǎn)變成另一種形式交流(ＡＣ)電能的電力電子裝置,又稱(chēng)為ＡＣ-ＡＣ變換電路。可以采用變壓器進(jìn)行變壓,也可以采用晶閘管等電力半導(dǎo)體器件構(gòu)成的變換電路進(jìn)行變壓。用晶閘管進(jìn)行交流變壓的電路可分為兩大類(lèi):一類(lèi)是頻率不變僅改變電壓大小的電路,稱(chēng)為恒頻變壓電路?另一類(lèi)是直接將一個(gè)較高頻率交流電變?yōu)檩^低頻率交流電的相控方式降頻降壓變換電路,稱(chēng)為變壓變頻電路。變壓電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)１:變壓器的結(jié)構(gòu)組成有哪些?變壓器是由閉合鐵心和繞在鐵心上的兩個(gè)繞組組成的,如圖所示。一個(gè)繞組與電源連接,稱(chēng)為一次繞組；另一個(gè)與負(fù)載連接,稱(chēng)為二次繞組。兩個(gè)繞組都是用絕緣導(dǎo)線繞制成的,鐵心由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。變壓電路認(rèn)知1變壓器的工作原理在一次繞組中,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ｅ１起到阻礙電流變化的作用,跟加在一次繞組兩端的電壓Ｕ１的作用相反,一次繞組的電阻很小,如果忽略不計(jì),則有Ｕ１＝Ｅ１。二次繞組相當(dāng)于一個(gè)電源,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ｅ２相當(dāng)于電源的電動(dòng)勢(shì)。變壓器的工作原理如圖所示。變壓電路認(rèn)知2變壓器的類(lèi)型(１)自耦變壓器這種變壓器的特點(diǎn)是鐵心上只繞有一個(gè)線圈,如果把整個(gè)線圈作為一次繞組,二次繞組只取線圈的一部分,就可以降低電壓。如果把線圈的一部分作為一次繞組,整個(gè)線圈作二次繞組,就可以升高電壓,如圖所示。(２)調(diào)壓變壓器調(diào)壓變壓器是自耦變壓器的一種,這種變壓器的線圈ＡＢ繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵心上,ＡＢ之間加上輸入電壓Ｕ１,移動(dòng)滑動(dòng)觸頭Ｐ的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓Ｕ２,如圖所示。變壓電路認(rèn)知2變壓器的類(lèi)型(３)電壓互感器電壓互感器用來(lái)把高電壓變成低電壓,它的一次繞組并聯(lián)在高壓電路中,二次繞組接交流電壓表。為了工作安全,電壓互感器的鐵殼和二次繞組應(yīng)該接地,如圖所示。(４)電流互感器電流互感器用來(lái)把大電流變成小電流,它的一次繞組串聯(lián)在被測(cè)電路中,二次繞組接交流電流表。如果被測(cè)電路是高壓電路,為了工作安全,同樣要把電流互感器的外殼和二次繞組接地,如圖所示。變壓電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)２:交流調(diào)壓電路有哪些?恒頻變壓交流變換電路通常稱(chēng)為交流調(diào)壓電路,指由晶閘管等電力半導(dǎo)體器件構(gòu)成的,把一種交流電變成另一種同頻率、不同電壓的交流電變換裝置。按所變換的相數(shù)不同,交流調(diào)壓電路可分為單相交流調(diào)壓電路和三相交流調(diào)壓電路。交流調(diào)壓器的控制方式有３種:①整周波通斷控制；②相位控制；③斬波控制。交流調(diào)壓３種控制方式的輸出電壓波形如圖所示。相位控制交流調(diào)壓又稱(chēng)為相控調(diào)壓,是交流調(diào)壓中的基本控制方式,應(yīng)用最廣泛。變壓電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)３:交流交流變頻電路的結(jié)構(gòu)組成有哪些?交流交流變頻電路直接將電網(wǎng)固定頻率的交流電變換為所需頻率的交流電,這種交流裝置稱(chēng)為交流交流變頻器,也稱(chēng)周波變換器。1單相交流-交流變頻電路(１)電路結(jié)構(gòu)和工作原理單相輸出交流交流變頻電路組成如圖所示,它由具有相同特征的兩組晶閘管整流電路反向并聯(lián)構(gòu)成。變壓電路認(rèn)知1單相交流-交流變頻電路(２)變頻電路的工作過(guò)程交流交流變頻電路的負(fù)載可以是阻感負(fù)載、電阻負(fù)載或阻容負(fù)載,也可以是交流電動(dòng)機(jī)負(fù)載。將阻感負(fù)載的交流交流變頻電路理想化,忽略交流電路換相時(shí)的脈動(dòng)分量,就可把變頻電路等效成圖ａ所示的正弦波交流電源和二極管的串聯(lián)電路。輸出電壓和輸出電流波形如圖ｂ所示。由此可知,整流電路工作是由輸出電流的方向決定的,而與輸出電壓的極性無(wú)關(guān)。變頻電路是工作于整流狀態(tài)還是逆變狀態(tài),是由輸出電壓方向和輸出電流方向是否相同確定的。變壓電路認(rèn)知對(duì)于阻感負(fù)載,輸出電壓超前電流?？紤]無(wú)環(huán)流工作方式下輸出電流過(guò)零的死區(qū)時(shí)間,可以將圖所示的變頻電路中一個(gè)周期輸出的波形分為６個(gè)階段。１)第一階段,輸出電壓過(guò)零為正,由于電流滯后,輸出電流小于０,整流器的輸出電流具有單向性,負(fù)載負(fù)電流必須由反組整流器輸出,則反組整流器工作,正組整流器被封鎖。由于電壓為正,故反組整流器必須工作在有源逆變狀態(tài)。２)第二階段,電流過(guò)零,為無(wú)環(huán)流死區(qū)。變壓電路認(rèn)知３)第三階段,輸出電流大于０,輸出電壓大于０。由于電流方向?yàn)檎?反組電流須由正整流器輸出,故正組整流器工作,反組整流器被封鎖。由于電壓為正,故正組整流器必須工作在整流狀態(tài)。４)第四階段,輸出電流大于０,輸出電壓小于０。由于電流方向沒(méi)有改變,正組整流器工作,反組整流器仍被封鎖。電壓反向?yàn)樨?fù),故正組整流器工作在有源逆變狀態(tài)。變壓電路認(rèn)知５)第五階段,電流為零,為無(wú)環(huán)流切換死區(qū)。６)第六階段,輸出電流小于０,輸出電壓小于０,電流方向?yàn)樨?fù),反組整流器必須工作,正組整流器被封鎖。此階段反組整流器工作在整流狀態(tài)。變壓電路認(rèn)知2三相交流交流變頻電路交流交流變頻電路主要用于交流調(diào)速系統(tǒng),因此實(shí)際使用的主要是三相交流交流變頻器。三相交流交流變頻電路是由3組輸出電壓相位差為120°的單相交流交流變頻電路組成的,電路接線形式主要有以下兩種。(１)公共交流母線進(jìn)線方式圖所示為采用公共交流母線進(jìn)線方式的三相交流交流變頻電路原理圖。變壓電路認(rèn)知2三相交流交流變頻電路(２)輸出星形聯(lián)結(jié)方式圖所示為采用輸出星形聯(lián)結(jié)方式的三相交流交流變頻電路原理圖,電源進(jìn)線通過(guò)進(jìn)線電抗器接在公共的交流母線上。和整流電路一樣,同一組橋內(nèi)的兩個(gè)晶體管靠雙觸發(fā)脈沖保證同時(shí)導(dǎo)通,兩組橋之間靠各自的觸發(fā)脈沖有足夠的寬度,以保證同時(shí)導(dǎo)通。變壓電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)４:變壓電路的應(yīng)用有哪些?純電動(dòng)汽車(chē)ＤＣ-ＤＣ轉(zhuǎn)換器中使用了變壓器變壓和變頻器。變壓電路的應(yīng)用如圖所示。變壓電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)４:變壓電路的應(yīng)用有哪些?純電動(dòng)汽車(chē)中,旋轉(zhuǎn)變壓器是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號(hào)元件。當(dāng)勵(lì)磁繞組以一定頻率的交流電壓勵(lì)磁時(shí),輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系或保持某一比例關(guān)系,或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角呈線性關(guān)系。Task5斬波電路認(rèn)知斬波電路認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解什么是斬波電路。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生搜集和整理相關(guān)資料的能力。知識(shí)準(zhǔn)備：ＤＣ-ＤＣ變換電路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,包括直接直流變換電路和間接直流變換電路。直接直流變換電路也稱(chēng)為斬波電路,它的功能是將直流電變?yōu)楣潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電,一般指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?這種情況下輸入與輸出之間不隔離。間接直流變換電路是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(shí)現(xiàn)輸入、輸出間的隔離,因此也稱(chēng)為帶隔離的ＤＣ-ＤＣ變換電路。斬波電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)１:斬波電路的工作原理及控制方式有哪些?1工作原理工程上,一般將以開(kāi)關(guān)管按一定控制規(guī)律調(diào)制且無(wú)變壓器隔離的ＤＣ-ＤＣ變換器稱(chēng)為直流斬波器。如圖所示,輸入電壓Ｕｉ通過(guò)開(kāi)關(guān)與負(fù)載串聯(lián),當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),輸出電壓等于輸入電壓,Ｕｏ＝Ｕｉ。而當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),輸出電壓等于零,Ｕｏ＝０。得到的基本電壓變換電路的輸出電壓波形,如圖ｂ所示。斬波電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)１:斬波電路的工作原理及控制方式有哪些?1工作原理如圖所示,用可控的功率開(kāi)關(guān)管代替開(kāi)關(guān),輸入一定的控制信號(hào)控制電路的交替通斷,可獲得可調(diào)的輸出電壓,達(dá)到降壓的目的。斬波電路認(rèn)知2斬波電路控制信號(hào)(１)脈沖寬度調(diào)制(ＰＷＭ)如圖所示,即維持周期不變,改變ｔｏｎ。在這種控制方式中,輸出電壓波形的周期或頻率是不變的,因此輸出諧波的頻率也是不變的,這使得濾波器的設(shè)計(jì)變得較為容易,并得到普遍應(yīng)用。斬波電路認(rèn)知2斬波電路控制信號(hào)(２)脈沖頻率調(diào)制(PFM)如圖所示,即維持ｔｏｎ不變,改變周期。在這種控制方式中,由于輸出電壓波形的周期或頻率是變化的,因此輸出諧波的頻率也是變化的,這使得濾波器的設(shè)計(jì)比較困難,輸出波形諧波干擾嚴(yán)重,一般很少采用。(３)調(diào)頻調(diào)寬混合控制這種控制方式不但要改變ｔｏｎ,也要改變ＴＳ,其特點(diǎn)是可以大大提高輸出范圍,但由于頻率是變化的,存在著設(shè)計(jì)濾波器較難的問(wèn)題。斬波電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)２:降壓斬波電路的結(jié)構(gòu)組成有哪些?1降壓電路結(jié)構(gòu)１)為抑制輸出電壓脈動(dòng),在基本原理電路中加入濾波電容Ｃ,如圖所示。２)為限制開(kāi)關(guān)管ＶＴ導(dǎo)通時(shí)的電流應(yīng)力,將緩沖電感Ｌ串入開(kāi)關(guān)管ＶＴ的支路中。３)為了避免開(kāi)關(guān)管ＶＴ關(guān)斷時(shí)緩沖電感Ｌ中電流的突變,加入續(xù)流二極管ＶＤ。斬波電路認(rèn)知2降壓原理直流斬波電路是使用廣泛的直流變換電路。如圖所示,改變脈沖寬度即可改變輸出電壓。斬波電路認(rèn)知方波脈沖不是直流電源,實(shí)際使用時(shí)要加上濾波電路。圖所示是加有ＬＣ濾波的電路,Ｌ是濾波電感、Ｃ是濾波電容、ＶＤ是續(xù)流二極管。當(dāng)ＶＴ導(dǎo)通時(shí),Ｌ與Ｃ蓄能,向負(fù)載Ｒ輸電?當(dāng)ＶＴ關(guān)斷時(shí),Ｃ向負(fù)載Ｒ輸電,Ｌ通過(guò)ＶＤ向負(fù)載Ｒ輸電。輸出方波選用的頻率較高,故電感體積很小,輸出波紋也不大。電路輸出電壓Ｕｏ＝ＤＵｉ,Ｄ是占空比,值為０~１。斬波電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)３:升壓斬波電路的結(jié)構(gòu)組成有哪些?1升壓電路結(jié)構(gòu)Boots型升壓變換器稱(chēng)為并聯(lián)開(kāi)關(guān)變換器,由功率開(kāi)關(guān)、二極管、儲(chǔ)能電感、輸出濾波電容等組成。2升壓原理通過(guò)電感元件還可組成升壓斬波電路,如圖所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)管ＶＴ導(dǎo)通時(shí),電流通過(guò)電感Ｌ時(shí)會(huì)在Ｌ中存儲(chǔ)能量,此時(shí)負(fù)載上的電壓由Ｃ提供。當(dāng)開(kāi)關(guān)管ＶＴ關(guān)斷時(shí),電感Ｌ釋放能量,輸出電壓為輸入電壓Ｕｉ與Ｌ產(chǎn)生的電壓相加,故提高了輸入電壓。斬波電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)３:升壓斬波電路的結(jié)構(gòu)組成有哪些?１)晶閘管ＶＴ斷開(kāi)時(shí):Ｕｏ＝Ｕｉ＋ＵＬ,ＵＣ＝Ｕｉ＋ＵＬ

(電源和電感給負(fù)載供電并給電容充電)。２)晶閘管ＶＴ閉合時(shí):Ｕｏ＝ＵＣ,ＵＬ＝Ｕｉ

(電源給電感充電,電容給負(fù)載供電)。３)如圖所示:假設(shè)控制信號(hào)為ＰＷＭ波,占空比為Ｄ,

斬波電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)４:升降壓斬波電路的結(jié)構(gòu)組成有哪些?1升降壓斬波電路結(jié)構(gòu)Boots型升降壓變換器的特點(diǎn)是輸出電壓可以低于電源電壓,也可以高于電源電壓,是將降壓斬波電路和升壓斬波電路結(jié)合的一種直接變換電路。它主要由功率開(kāi)關(guān)、二極管、儲(chǔ)能電感、輸出濾波電容等組成。斬波電路認(rèn)知2升降壓斬波電路工作原理開(kāi)關(guān)ＶＴ導(dǎo)通時(shí),電流ＩＤ＝ＩＬ。由電源Ｕｉ經(jīng)ＶＴ和Ｌ,電流上升,電感Ｌ儲(chǔ)能。斬波電路認(rèn)知2升降壓斬波電路工作原理如果電感電流是連續(xù)的,則電流從ＶＴ導(dǎo)通時(shí)的Ｉｏ１上升。如果電流是斷續(xù)的,電感電流則從０上升。開(kāi)關(guān)ＶＴ導(dǎo)通時(shí),二極管ＶＤ受反向電壓關(guān)斷,負(fù)載Ｒ由電容Ｃ提供電流。開(kāi)關(guān)ＶＴ關(guān)斷時(shí),電感電流ＩＬ從ＶＴ關(guān)斷時(shí)的Ｉｏ２下降,并經(jīng)Ｃ、Ｒ的并聯(lián)電路和二極管ＶＤ流通,電感Ｌ釋放儲(chǔ)能,電容儲(chǔ)能。電感電流ｉＬ能否連續(xù),則取決于電感的儲(chǔ)能。斬波電路認(rèn)知2升降壓斬波電路工作原理如果在開(kāi)關(guān)ＶＴ導(dǎo)通時(shí),電感儲(chǔ)能不足,Ｉｏ２不夠大,不能延續(xù)到下次ＶＴ導(dǎo)通,電感電流就斷續(xù)。如果電感和電容的儲(chǔ)能足夠大,或者盡管電感儲(chǔ)能不足,但是電容儲(chǔ)能足夠大,則負(fù)載電流Ｉｄ是連續(xù)的,否則負(fù)載電流要斷續(xù)。斬波電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)５:電路的應(yīng)用有哪些?在純電動(dòng)汽車(chē)能量混合型電力系統(tǒng)中,用升壓型ＤＣ-ＤＣ變換器。在功率混合型電力系統(tǒng)中,采用雙向升降壓型ＤＣ-ＤＣ變換器,或全橋型ＤＣ-ＤＣ變換器。車(chē)輛在滑行或下坡制動(dòng)時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電運(yùn)行產(chǎn)生的電能通過(guò)雙向升降壓型ＤＣ-ＤＣ變換器向儲(chǔ)能電源充電。電動(dòng)汽車(chē)上的動(dòng)力電池組向附屬設(shè)備及低壓蓄電池充電時(shí),采用隔離式降壓型ＤＣ-ＤＣ變換器。Task6逆變電路認(rèn)知逆變電路認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解什么是逆電路。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生搜集和整理相關(guān)資料的能力。知識(shí)準(zhǔn)備：逆變電路是把直流電變成交流電的電路,也稱(chēng)ＤＣ-ＡＣ電路。逆變技術(shù)可以將蓄電池、太陽(yáng)能電池和燃料電池等通過(guò)新能源技術(shù)獲得的電能變換成交流電,以滿足對(duì)電能的需求,因此逆變技術(shù)對(duì)于新能源的開(kāi)發(fā)和利用起著重要的作用。逆變電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)１:逆變電路的結(jié)構(gòu)組成有哪些?逆變電路與整流電路相對(duì)應(yīng),把直流電變成交流電稱(chēng)為逆變。當(dāng)交流側(cè)接在電網(wǎng)上,即交流側(cè)接有電源時(shí),稱(chēng)為有源逆變。當(dāng)交流側(cè)直接和負(fù)載鏈接時(shí),稱(chēng)為無(wú)源逆變。逆變電路的基本作用是在電路的控制下將中間直流電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源,如圖所示。逆變電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)２:逆變電路的原理有哪些?以圖ａ所示的單向橋式逆變器主電路(逆變電路)為例進(jìn)行說(shuō)明。圖中,Ｓ１

~Ｓ４是單相橋式電路４個(gè)臂上的開(kāi)關(guān),假設(shè)Ｓ１

~Ｓ４均為理想開(kāi)關(guān)。當(dāng)Ｓ１、Ｓ４閉合,Ｓ２、Ｓ３斷開(kāi)時(shí),負(fù)載電壓ｕｏ為正?當(dāng)Ｓ１、Ｓ４斷開(kāi),Ｓ２、Ｓ３閉合時(shí),ｕｏ為負(fù),其波形如圖ｂ所示。逆變電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)３:逆變電路的換相方式有哪些?在電路工作過(guò)程中,電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過(guò)程稱(chēng)為換相,換相也常稱(chēng)為流。在換相過(guò)程中,有的支路要從通態(tài)轉(zhuǎn)移到斷態(tài),有的支路要從斷態(tài)轉(zhuǎn)移到通態(tài)。一般來(lái)說(shuō),換相方式可分為以下幾種:(１)器件換相；(２)電網(wǎng)換相；(３)負(fù)載換相；(４)強(qiáng)迫換相逆變電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)３:逆變電路的換相方式有哪些?由電容器直接提供換相電壓的方式為直接耦合式強(qiáng)迫換相。預(yù)先給電容充上圖示極性的電壓,如果合上開(kāi)關(guān)Ｓ,晶閘管ＶＴ就被施以反向電壓而關(guān)斷。通過(guò)換相電路內(nèi)的電容和電感的耦合來(lái)提供換相電流或換相電壓的方式為電感耦合式強(qiáng)迫換相。逆變電路認(rèn)知問(wèn)題引導(dǎo)４:逆變器的分類(lèi)有哪