【02】3-1DCDC變換器的認(rèn)知

1一DC/DC變換器的認(rèn)知情感1.培養(yǎng)勤于思考、舉一反三的學(xué)習(xí)習(xí)慣；2.培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)合作精神。電動(dòng)汽車(chē)電源系統(tǒng)的組成部件講授法、自主學(xué)習(xí)法、探究法、小組討論法教材、網(wǎng)絡(luò)資源、教學(xué)視頻、相關(guān)PPT，多媒體教室一DC/DC變換器的認(rèn)知[知識(shí)學(xué)習(xí)]1.DC/DC2.DC/DC變換器的工作原理3.DC/DC變換器的技術(shù)要求[技能訓(xùn)練]1.DC/DC變換器的認(rèn)知教學(xué)過(guò)程主主要教學(xué)內(nèi)容及步驟教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)目標(biāo)2章節(jié)案例導(dǎo)入：你作為一名新能源汽車(chē)售后服務(wù)客戶(hù)需要你向她詳細(xì)介紹DC/DC變換器的【二】新授任務(wù)一DC/DC變換器的認(rèn)知知識(shí)目標(biāo)力目標(biāo)DC(DirectCurrent)表示的是直流電源，例如干電池或車(chē)載電池之類(lèi)。家庭用的220V電源是交流電源(AC)。DC/DC是將輸入電壓轉(zhuǎn)變，有效的輸出固定電壓。若通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換器能將一個(gè)直流電壓 (330V)轉(zhuǎn)換成其他的直流電壓(42V或12V)，們稱(chēng)這個(gè)轉(zhuǎn)換器為DC/DC變換器，或稱(chēng)之為開(kāi)關(guān)電源或開(kāi)關(guān)調(diào)整器。例如，把在一個(gè)時(shí)間段允許10V通過(guò)，另一時(shí)間段內(nèi)不允許10V通過(guò)(等v波，只要電容足夠大，其結(jié)果就等于將中間的那個(gè)脈沖波形進(jìn)行微積分，而輸出一個(gè)5V的直流波形。DC/DC變換器一般由控制芯片，電感線圈，管，電容器構(gòu)成。在討論DC/DC變換器的性能時(shí)，如果單針對(duì)控制芯片，是不能判斷其優(yōu)劣的。其外圍電路的元器件特性，和基板應(yīng)進(jìn)行綜合判斷。的視頻標(biāo)對(duì)DC/DC的解對(duì)DC/DC的組成的講解聽(tīng)講、思考聽(tīng)講、思考聽(tīng)講、思考聽(tīng)講、思考培養(yǎng)對(duì)本節(jié)課內(nèi)容學(xué)習(xí)總體認(rèn)知組成有總體認(rèn)知3DC/DC變換器將高壓直流變換成低壓14V直流電供整車(chē)的低壓負(fù)載使用，且可以對(duì)低壓鉛酸DC/DC的功能聽(tīng)講、思考理解DC/DC源之間的特性匹配。比如，以燃料電池新能源汽車(chē)為例，一般采用燃料電池組和動(dòng)力蓄電池的混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)變換器，在功率混合系統(tǒng)中，采用雙向DC/DC變2.驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)在小功率直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向，制動(dòng)等輔助DCDC供電。DC/DC變換是將原直流電通過(guò)調(diào)整其PWM (占空比)來(lái)控制輸出的有效電壓的大小脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“PulseWidthModulation”的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱(chēng)脈寬調(diào)制。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來(lái)調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源輸出講解、分析聽(tīng)講、思考工作原理4電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制脈沖寬度調(diào)制(PWM)是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過(guò)高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(wú)(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)圖3-3脈沖寬度調(diào)制(PWM)方式PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只51:PFM(脈沖頻率調(diào)制方式)開(kāi)關(guān)脈沖寬度一定，通過(guò)改變脈沖輸出的時(shí)間，使輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定。講解、分析聽(tīng)講、思考掌握DC/DC2:PWM(脈沖寬度調(diào)制)調(diào)制方式開(kāi)關(guān)脈沖的頻率一定，通過(guò)改變脈沖輸出寬度，使輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定。PWM控制型效率高并具有良好的輸出電壓數(shù)碼相機(jī)、便攜式媒體播放器等產(chǎn)品中。在電路類(lèi)型分類(lèi)上屬于斬波電路。個(gè)DC/DC的主體。一個(gè)典型的全橋型DC/DC變換器主電路拓?fù)淙鐖D料例舉直觀認(rèn)識(shí)DC/料例舉回路，在輸出端得到一個(gè)需要的輸出電壓。原邊主要依靠控制器調(diào)制特定占空比的PWM波，用以驅(qū)動(dòng)四個(gè)開(kāi)關(guān)管按照既定的順序和時(shí)間開(kāi)閉，從而實(shí)現(xiàn)電流逆變過(guò)程。原邊輸入電壓可以通過(guò)6比減小輸出電壓減小。頻率則可以通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)以實(shí)現(xiàn)電氣隔離，又可以起到電壓調(diào)節(jié)的作用。一個(gè)固定的原邊線圈匝數(shù)，副邊改變?cè)褦?shù)，即可得到不同的電壓等級(jí)。變壓器的輸入，是經(jīng)過(guò)左側(cè)全橋電路逆變得到的脈沖矩形波，傳遞到變壓器的副邊，得到的是另一個(gè)電壓幅值的交流正弦濾波處理，得到直流電，提供給輸出端。2.驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)于控制芯片輸出的四路PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)說(shuō)，并不能直接驅(qū)動(dòng)四個(gè)功率開(kāi)關(guān)管。所以，一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)關(guān)電源是需要配套一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管。驅(qū)動(dòng)電路種類(lèi)很多，主要由以下種:直接耦合型：控制芯片的每一路輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)由兩個(gè)三極管組成的放大電路來(lái)驅(qū)接耦合型的基礎(chǔ)上加上了一個(gè)脈沖變壓器，實(shí)現(xiàn)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管，很多公司研制出驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)隨著芯片的小型化發(fā)展，現(xiàn)在的驅(qū)動(dòng)芯片體積非常主3.控制模塊主電路的反饋主要有三種控制模式：電壓控電壓控制模式：屬于電壓反饋，利用輸出電壓進(jìn)行校正，是單環(huán)反饋模式，輸出電壓采樣與輸入基準(zhǔn)電壓比較，得到的輸出信號(hào)與一鋸齒波PWM信號(hào)。電壓控制模式設(shè)計(jì)以和運(yùn)用都比較簡(jiǎn)單，但是電壓控制模式?jīng)]有應(yīng)比較差。峰值電流控制模式：峰值電流控制模式與電，7把電壓控制模式的那一路鋸齒波形，轉(zhuǎn)換成了電感的瞬時(shí)電流與一個(gè)小鋸齒波的疊加。但是電感的瞬時(shí)電流并不能表示平均電流的情況。平均電流控制模式：屬于雙環(huán)控制方式，電壓環(huán)的輸出信號(hào)作為基準(zhǔn)電流與電感電流的反饋信號(hào)比較。設(shè)置誤差放大器，可以平均化輸入電流的一些高頻分量，輸出的經(jīng)過(guò)平均化處理的電流，再與芯片產(chǎn)生的鋸齒波進(jìn)行比較，輸出合適電感電流和電容電壓因此需要對(duì)兩個(gè)變量都要進(jìn)行PID整定，一個(gè)典型的控制流程如下圖所示?？刂颇K是由兩個(gè)PID控制器組成，分別是電壓控制控制外環(huán)和電流控制內(nèi)環(huán)，在流程圖中給出一個(gè)參考電壓，設(shè)計(jì)合理的參數(shù)，就可以很目的。如圖3-6所示。相比三種控制方式，平均電流的控制方式不有比較好的控制效果。采用平均電流控制方式進(jìn)行反饋電路的設(shè)計(jì)時(shí)，把電流環(huán)是看作電壓環(huán)的解DC/DC變換器概述混合動(dòng)力新能源汽車(chē)的動(dòng)力源是依靠?jī)?nèi)燃機(jī)以及電動(dòng)機(jī)共同作用，它綜合了新能源汽車(chē)和傳統(tǒng)汽的過(guò)程中一定會(huì)頻頻的加速、減速，所以電壓的圍很大，此時(shí)引入DC/DC變換器，可以使電動(dòng)機(jī)的性能不被電池中的電能驅(qū)動(dòng)大大損耗，8電能可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以對(duì)應(yīng)的，機(jī)械能也質(zhì)上就是一個(gè)雙向DC/DC變換器代替了2個(gè)單向的DC/DC變換器，新能源汽車(chē)雙向充放在前行的道路上也不可避免的會(huì)遇到一些司題，比如說(shuō)接入電網(wǎng)：當(dāng)新能源汽車(chē)發(fā)展到一定規(guī)模后，在社會(huì)上逐步普及，它在工作運(yùn)行后需要充電，小范圍的充電可以解決，但大規(guī)模的新能源汽車(chē)充電的直接成本過(guò)高，最好的解決手段就是接入電網(wǎng)，這可以說(shuō)是一種嶄新的嘗試，所以將對(duì)電網(wǎng)造成什么樣的影響并不確定，這是挑戰(zhàn)；另外，基于前沿信息技術(shù)和V2G(Vehicletogrid，元件為電網(wǎng)削峰填谷從而達(dá)到提高系統(tǒng)能源綜合利用效率的目的，這是優(yōu)勢(shì)。解雙向DC-DC觀看、思考變換器的發(fā)展現(xiàn)狀換技術(shù)，雙向變換器的工作原理主要是依靠電流可以雙向流動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)，最為簡(jiǎn)單的方法就是將兩個(gè)單向DC-DC變換器反并聯(lián)構(gòu)成雙向變換器，但是，為了避免整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)還有成本過(guò)高，雙向DC-DC變換器用功率開(kāi)關(guān)代替了單向直流變換器電路中的續(xù)流二極管，讓電流方向有所改變的是更好的利用了電流的雙9雙向DC-DC變換器因其可以提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率，且大大降低了系統(tǒng)成本的優(yōu)勢(shì)，在相關(guān)領(lǐng)域中也獲得了相當(dāng)多的注視和研究，研究者們順應(yīng)發(fā)展趨勢(shì)，擴(kuò)大雙向DC.DC變換器的應(yīng)該范圍，取得的成果也頗為豐盛。其中，在航天領(lǐng)將雙向DC/DC變換器和電源結(jié)合使用，提高了利用率，降低了預(yù)算成本；在新能源領(lǐng)域，能量是雙向流動(dòng)不僅節(jié)約了時(shí)間，還大大提高了工作效率。綜上，雙向變換器成為了一個(gè)熱門(mén)研究，且被越來(lái)越多學(xué)者所關(guān)注。雙向DC/DC變換器也會(huì)應(yīng)用于和我們生活很接近的事物中，如在直流側(cè)并聯(lián)雙向變換儲(chǔ)能系統(tǒng)，在電梯回饋能它將能量存儲(chǔ)在超級(jí)電容中，為電梯啟動(dòng)、加速電阻消耗電梯回饋的峰值能量相比較，它的優(yōu)點(diǎn)在于不但減少了電能的損耗，也減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。在國(guó)內(nèi)外，雙向變換器的發(fā)展均有很大的發(fā)展前景。美國(guó)國(guó)家電力電子系統(tǒng)中心的研究員采取了雙全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的雙向DC/DC變換器，為了可以更好的模擬控制，功率達(dá)到了1.6kW，不足之處在于其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，控制性能也一般。除此之外，美國(guó)密歇根州立大學(xué)和麻省理工大學(xué)聯(lián)手把研究重點(diǎn)放在了雙向變換器在太陽(yáng)能發(fā)電和就是希望它的效率也變高。用前進(jìn)。從工作原理來(lái)看，蓄電池相當(dāng)于燃油車(chē)的油箱，電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于燃油車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)。由于純電動(dòng)汽車(chē)只配置了蓄電池組，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其傳3-8所示。解觀看、思考變換器在新能源汽車(chē)上由于國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)起步較晚，加之處于成本和體積因素的考慮，許多國(guó)產(chǎn)品牌的新能源汽車(chē)上的動(dòng)力蓄電池兩端電壓一般較低，而直流母線逆變器一側(cè)電壓相對(duì)較高。如果將蓄電池直接并接在逆變器的直流側(cè)，則逆變器的效率必將大大降低，因此帶來(lái)新能源汽車(chē)?yán)m(xù)航里程的縮在新能源汽車(chē)的動(dòng)力電源系統(tǒng)中，雙向DC/DC變換器是其核心部件之一，如圖3-9所示統(tǒng)中的應(yīng)用框圖。當(dāng)新能源汽車(chē)在行駛時(shí)，需要啟動(dòng)、加速、爬坡，此時(shí)雙向DC/DC變換器將電池的電壓升高到一定值，與直流母線電壓匹配，當(dāng)新能源汽車(chē)在減速或者制動(dòng)、下坡滑行提高新能源汽車(chē)的續(xù)航里程以及效率。因此，新能源汽車(chē)雙向DC/DC變換器主要有以下幾個(gè)指(1)高轉(zhuǎn)換效率：當(dāng)變換器兩端電壓或者電切斷電路，確保乘車(chē)人安全。(4)高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)：要求其具有良好的動(dòng)態(tài)DCDC汽車(chē)的應(yīng)用進(jìn)而對(duì)節(jié)約能源具有重要意義。十、實(shí)施步驟解典型純電動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)與組成部件認(rèn)知組長(zhǎng)，組長(zhǎng)對(duì)小組成員進(jìn)行任務(wù)分配。以小組為實(shí)訓(xùn)室的DC/DC變換器配置，對(duì)完成1.典型純電動(dòng)汽車(chē)DC/DC系統(tǒng)的特點(diǎn)與組成部件認(rèn)知1)弄清比亞迪E6純電動(dòng)汽車(chē)DC/DC系統(tǒng)的組成，包括主電路，驅(qū)動(dòng)模塊及控制模塊，掌握①作為能