汽車電工電子技術(shù)課件 任務(wù)3整流逆變技術(shù)在新能源汽車中的應(yīng)用

8.3整流逆變技術(shù)在新能源汽車中的應(yīng)用演講人8.3.1AC-DC介紹AC-DC就是將交流電轉(zhuǎn)化成直流電，新能源電動汽車的車載充電機就是一種AC-DC，它是把交流電經(jīng)過整流濾波電路后，得到了一個不穩(wěn)定的直流電，然后經(jīng)過逆變將不穩(wěn)定的直流電變?yōu)榻涣麟姾笤俅谓?jīng)過整流濾波電路變?yōu)榉€(wěn)定的直流電。如圖8.24所示。圖8.24車載充電器外形8.3.1AC-DC介紹2.內(nèi)部結(jié)構(gòu)交流電轉(zhuǎn)換為直流電稱為整流，而直流電轉(zhuǎn)換為交流電稱為逆變。逆變要比整流復(fù)雜得多。常用的有兩種方法，一種是先通過SPWM方式，調(diào)制出正弦波波形（如果方波也可以的話，這步可以省略），然后通過一個H橋切換輸出電壓極性，這要求H橋的切換與SPWM電路同步，技術(shù)上較復(fù)雜但這種方式的效率高，所以市面上不少逆變器都是這種方式。將直流電源轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娛褂玫脑O(shè)備叫“逆變器”，原理基本是將直流電送到用于逆變輸出的三極管，利用接在該管子回路上的變壓器等元器件對管子形成正反饋而使管子產(chǎn)生“震蕩”電流（起振）而變?yōu)榻涣鬏敵?，如果需要比較“嚴(yán)格”的電流輸出波形，則還要接入有關(guān)電子元器件，對輸出波形進行整形的電路。8.3.1AC-DC介紹如下圖所示UPS電源內(nèi)部由AC/DC、DC/AC、旁路開關(guān)、電池組成，交流電進入后，經(jīng)過AC\DC整流模塊后變?yōu)橹绷麟?，后?jīng)過DC/AC逆變模塊后變?yōu)榻涣麟姡藭r交流電比電源入口處的交流電的波形更為純凈。而后經(jīng)旁路開關(guān)輸出到負(fù)載。如圖8.25所示是一個UPS不間斷電源的內(nèi)部電路方框示意圖。圖8.25UPS不間斷電源內(nèi)部電路方框圖8.3.1AC-DC介紹3.檢測方法（1）電池的維護。觀察電池外觀是否變形，是否有凸出，是否有漏液，是否分裂炸開，螺絲相連處是否有氧化物滲出，單支電池放電測量電壓不低于10.5V,若不符則更換單個電池；每三個月至少帶載放電一次，每次放電不超過15分鐘；日常使用注意充電溫度不超過40度，充電電流不可過大；注意通風(fēng)和防火。（2）平時觀察整機面板交流電源輸入指示燈、充電指示燈、逆變指示燈和故障指示燈是否正常來判斷故障的大致部位。首先應(yīng)用萬用表檢查交流輸入電壓是否正常，不正常則修復(fù)UPS前端交流供電；其次檢查蓄電池充電電壓是否正常，充電電壓是串聯(lián)電池的總和，不符合則修復(fù)內(nèi)部充電機。8.3.1AC-DC介紹（3）在蓄電池電壓、交流輸入電壓和內(nèi)部充電機充電正常的情況下用萬用表重點檢查IGBT模塊和IGBT驅(qū)動電路,用示波器檢查所有驅(qū)動電路的波形要完全對稱，否則一上電容易炸IGBT模塊。（4）在IGBT主回路串入220V100W燈泡，按下逆變開關(guān)觀察燈泡亮度，若燈泡一閃很快變暗，則逆變電路基本正常，在輸出端測量輸出電壓、波形和頻率是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，設(shè)備噪音是否正常，若不正常修復(fù)模塊驅(qū)動電路；按下逆變開關(guān)若串入的燈泡很亮，則模塊短路需更換。8.3.2

DC-DC介紹DC/DC就是先把直流電逆變?yōu)榻涣麟?，再把逆變后的交流電?jīng)過整流濾波轉(zhuǎn)化為不同規(guī)格的直流電。1、DC/DC轉(zhuǎn)換器外形如圖8.26所示是一個DC/DC轉(zhuǎn)換器。例如在北汽的電動汽車上，DC/DC在整車上電時工作，它能將動力電池320V的高壓電轉(zhuǎn)換成14V低壓電源供給全車的汽車電器工作，并且在低壓蓄電池虧電時給其充電，其作用相當(dāng)于傳統(tǒng)燃油車上的發(fā)電機。圖8.26DC╱DC外形圖8.3.2

DC-DC介紹2、DC╱DC工作原理如圖8.27所示，DC╱DC轉(zhuǎn)換器就是重復(fù)通斷開關(guān)，把直流電壓或電流轉(zhuǎn)換成高頻方波電壓或電流，再經(jīng)整流平滑變?yōu)橹绷麟妷狠敵?。DCDC轉(zhuǎn)換器一般由控制芯片、電感線圈、二極管、三極管、電容器等構(gòu)成。DC/DC轉(zhuǎn)換器分為三類：升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器、降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器以及升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，根據(jù)需求可采用三類控制。其中PWM控制型效率高，并具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。3、DC╱DC內(nèi)部電路圖圖8.27DC╱DC內(nèi)部電路圖8.3.2

DC-DC介紹4、DC/DC轉(zhuǎn)換器檢測方法（1）外觀要求①每只轉(zhuǎn)換器都必須具有廠家檢驗合格證、生產(chǎn)日期和技術(shù)參數(shù)。②轉(zhuǎn)換器外觀要求金屬封裝、美觀、潔凈、無沙眼、裂紋、缺損，防水性能好，固定孔位尺寸準(zhǔn)確，符合技術(shù)文件要求。引出線長，顏色，接插件和接口協(xié)議要求統(tǒng)一，線徑不小于0.7㎜2，線長為150㎜左右，紅色線為48V輸入，黑色線為地線，黃色線為12V輸出。插接件為尼龍料插片2.8三芯，出線口處涂熱溶膠密封，插接性能良好。（2）技術(shù)要求轉(zhuǎn)換器要按嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造。標(biāo)準(zhǔn)插接件連接，符合公司線把要求，導(dǎo)線不祼露。密封性能良好。散熱性能好，正常工作時，不應(yīng)有異響和焦味，連續(xù)工作溫度不超過50℃。8.3.3

電機控制器介紹1.電機控制器介紹電機控制器是通過主動工作來控制電機按照設(shè)定的方向、速度、角度、響應(yīng)時間進行工作的集成電路。如圖8.28所示是某電機控制器的外形圖。2.電機控制器外形圖8.28電機控制器外形圖8.3.3

電機控制器介紹3.電機控制器工作原理利用電力電子技術(shù)中的調(diào)壓調(diào)頻技術(shù)，將動力電池中存儲的直流電，調(diào)制成控制電機所需的矩形波或者正弦波交流電，改變輸出電力的電壓、電流幅值或者頻率，進而改變電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，達到控制整車速度、加速度的目的。電機控制器的內(nèi)部電路如圖8.29所示。4.電機控制器內(nèi)部電路圖圖8.29電機控制器內(nèi)部電路圖8.3.3

電機控制器介紹5.電機控制器的檢測方法（1）環(huán)境條件：溫度在-20℃-40℃，相對濕度在10%-75%之間。（2）使用環(huán)境條件：當(dāng)環(huán)境溫度在-20℃-80℃時，控制器能按規(guī)定的定額運行。在相對濕度不超過100%情況下能正常工作，即控制器表面產(chǎn)生凝露時也可正常工作。（3）實驗檢查項目：機械尺寸及外觀檢測，按照產(chǎn)品的設(shè)計圖紙，檢查控制器外形和安裝尺寸是否符合要求，外觀是否整潔無損傷，表面是否貼有檢驗標(biāo)識和銘牌，字跡內(nèi)容要求清晰無誤，控制器出線銅排表面平整，安裝牢固可靠，整齊無污漬。（4）基本性能檢測?？刂破骺稍谝?guī)定的電壓和電流下正常運行?？刂破鲬?yīng)可以使無刷直流電機實現(xiàn)怠速、正反轉(zhuǎn)運行、調(diào)速等基本功能的控制。8.3.3

電機控制器介紹（5）各種保護功能及信號輸出檢測。過溫檢測：當(dāng)控制器在超過規(guī)定溫度時自動停止運行，并在溫度降低到允許值時才可以繼續(xù)運行。（6）過流檢測：當(dāng)控制器的母線或相線電流超過允許值時應(yīng)能自動斷電保護并發(fā)出報警信號。（7）過壓檢測：當(dāng)控制器的輸入電壓超過其最大輸入電壓時自動發(fā)出報警信號。（8）欠壓檢測：當(dāng)控制器的輸入電壓低于其最小輸入電壓時自動報警信號。（9）堵轉(zhuǎn)檢測：在電機堵轉(zhuǎn)超過規(guī)定時間時，控制器應(yīng)停止對電機輸出電流，并發(fā)出報警信號。8.3.3

電機控制器介紹（10）霍爾故障檢測：當(dāng)電機的位置傳感器輸出異常信號時，控制器應(yīng)停止對電機輸出電流，并發(fā)出報警信號。（11）加速器信號異常檢測：當(dāng)控制器檢測到加速踏板在上電時的信號異常時禁止對電機輸出，并發(fā)出報警信號。（12）剎車斷電：當(dāng)控制器檢測到剎車信號輸入時停止對電機輸出。（13）剎車復(fù)位：當(dāng)控制器發(fā)生過溫、過壓、欠壓、堵轉(zhuǎn)、霍爾故障、加速器信號異常等故障后，檢測到故障消失且有剎車信號輸入后即可復(fù)位。（14）速度輸出信號：控制器應(yīng)能根據(jù)電機轉(zhuǎn)速的變化而輸出對應(yīng)的脈沖信號。應(yīng)用案例8-3【案例概況】1.交流電轉(zhuǎn)換為直流電稱為（），而直流電轉(zhuǎn)換為交流電稱為（）。2.一般通過二極管整流電路或電子開關(guān)電路，都可將（）轉(zhuǎn)換為（）。3.DC╱DC轉(zhuǎn)換器就是