新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全 課件全套 模塊1-5 電學(xué)基礎(chǔ)知識與電子元器件檢測 - 新能源汽車安全操作與應(yīng)急處理

新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2024/10/919:22模塊一電學(xué)基礎(chǔ)知識與電子元器件檢測本模塊介紹電學(xué)基礎(chǔ)知識與電子元器件檢測，分為三個學(xué)習(xí)任務(wù)，分別為：學(xué)習(xí)任務(wù)一，基礎(chǔ)電路認知；學(xué)習(xí)任務(wù)二，常用電子元器件工作原理與檢測；學(xué)習(xí)任務(wù)三，功率變換電路應(yīng)用。通過以上學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)，你能夠?qū)W會測量電阻、電壓和電流等電路基本參數(shù)的方法；能夠識別并檢測常用電子元器件；能夠識別新能源汽車的功率變換電路及其拓撲結(jié)構(gòu)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2024/10/919:22學(xué)習(xí)任務(wù)1基礎(chǔ)電路認知任務(wù)目標(biāo)

知識目標(biāo)：1.能夠描述電路組成及各部分的作用，并能解釋電路中的物理量；2.能夠描述直流電路與交流電路的區(qū)別；3.能夠解釋電磁感應(yīng)現(xiàn)象以及描述其在車輛中的具體應(yīng)用場景；4.能夠描述模擬信號和數(shù)字信號的特點及區(qū)別。

能力目標(biāo)：1.能夠識讀基礎(chǔ)電路圖；2.能夠進行基礎(chǔ)電路特性參數(shù)的檢測。

素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和工匠精神；2.培養(yǎng)安全意識和團隊協(xié)作精神；3.培養(yǎng)自我管理和自主學(xué)習(xí)能力。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2024/10/919:22情境導(dǎo)入

情境描述：

打開一輛新能源汽車的機艙蓋，你會發(fā)現(xiàn)車內(nèi)導(dǎo)線有橙色和和其他顏色。你知道這代表什么含義嗎？

情境提示：

新能源汽車具有高電壓，橙色導(dǎo)線表示高壓導(dǎo)線，有直流和交流兩種電路。其他顏色導(dǎo)線是低壓導(dǎo)線。從事汽車電路維修時，一定要分清楚電路是高壓還是低壓，是交流還是直流。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全一、直流電路“直流電”(DirectCurrent，簡稱DC)，又稱“恒流電”，恒定電流是直流電的一種，是大小和方向都不變的直流電。1747年，科學(xué)家富蘭克林根據(jù)實驗提出電荷守恒定律，并且定義了正電和負電的術(shù)語。直流（DC）是單向流動的電荷，所產(chǎn)生的直流電流源，例如電池、熱電偶、太陽能電池和換向器式電機的發(fā)電機類型。直流電所通過的電路稱直流電路，是由直流電源和電阻構(gòu)成的閉合導(dǎo)電回路。知識學(xué)習(xí)

新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全1.直流電路的組成電路是指電流所經(jīng)過的路徑，一般是由電源、用電器（負載）、控制設(shè)備和導(dǎo)線四部分組成。（1）電源電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。（2）用電器用電器是把電能轉(zhuǎn)變成其他形式能的元件或設(shè)備，也被稱為電路的負載。（3）控制設(shè)備控制設(shè)備是起電路控制作用的器件。（4）導(dǎo)線導(dǎo)線是連接電源與用電器的金屬線，它把電源產(chǎn)生的電能輸送到用電器。常用的導(dǎo)線材料有銅、鋁等。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.電路圖為了便于分析電路，一般要將實際電路模型化，用能夠反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，從而構(gòu)成與實際電路相對應(yīng)的電路模型。用國家統(tǒng)一規(guī)定的電氣元件或設(shè)備的符號來表示電路連接情況的圖叫做電路圖。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3.電路中的物理量（1）電阻通常把導(dǎo)體對電的阻礙作用叫做導(dǎo)體的電阻（Resistance，簡稱R）。（2）電壓電壓（Voltage），也被稱作電勢差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場中由于電勢不同所產(chǎn)生的能量差的物理量，通常用字母U表示。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3.電路中的物理量（3）電流導(dǎo)體中的自由電荷在電場力的作用下做有規(guī)則的定向運動就形成了電流，單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體任一橫截面的電量叫做電流強度，簡稱電流，通常用字母I表示。每秒通過導(dǎo)體的電子越多，電流越大。電流在國際單位制中的單位是安培，簡稱安，用符號A表示。常用的電流單位還有毫安（mA）和微安（μA）,它們之間的換算關(guān)系為：1A=103mA=106μA。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3.電路中的物理量（4）功率和電能1）功率電流在單位時間內(nèi)做的功叫做電功率，簡稱功率。功率是用來表示消耗電能的快慢的物理量，用P表示，它的單位是瓦特（Watt），簡稱“瓦”，符號是W。電功率等于導(dǎo)體兩端電壓與通過導(dǎo)體電流的乘積。即P=U·I。對于純電阻電路，計算電功率還可以用公式P=I2R和P=U2/R。2）電能電動機、電燈等用電負荷的功率只反映它們的工作能力，而它們完成的工作量則需通過電能來反映。電能的大小除了與功率有關(guān)外，還與工作時間有關(guān)。電能W就是用來表示電力在一段時間內(nèi)所做的功，即：W=P·t新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全

新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全5.電路的工作狀態(tài)電路有三種工作狀態(tài)：空載狀態(tài)、負載狀態(tài)和短路狀態(tài)。電路檢修時，可以使用萬用表測量電源的端電壓來判斷電路處于何種狀態(tài)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全6.串聯(lián)和并聯(lián)電路（1）串聯(lián)電路串聯(lián)電路是電路中各個元件被導(dǎo)線逐次連接起來的電路。串聯(lián)電路的特點是：電路中電流大小處處相等，電流方向處處相同。（2）并聯(lián)電路并聯(lián)電路是指在電路中，所有電阻(或其他電子元件)的輸入端和輸出端分別被連接在一起。并聯(lián)電路的特點是：一是電路的總電流等于各支路電流之和。二是并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓都相等。并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻倒數(shù)之和。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全7.混聯(lián)電路（1）混聯(lián)電路的特點一個電路中既包含串聯(lián)電路又包含并聯(lián)電路，這個總電路叫做混聯(lián)電路。分析混聯(lián)電路時，必須先明確混聯(lián)電路中各元件之間的連接關(guān)系，然后應(yīng)用串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點分別求出單純的串聯(lián)部分和并聯(lián)部分的各等效電阻，最后求出電路的總電阻。如果混聯(lián)電路比較復(fù)雜，各元件之間的串并聯(lián)關(guān)系一時看不清，可利用畫等效電路圖的方法找出各電阻之間的串并聯(lián)關(guān)系，然后再分析計算，計算時按串并聯(lián)各自的特點進行。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全7.混聯(lián)電路（2）混聯(lián)電路的應(yīng)用新能源（電動）汽車動力電池組的連接方式有先并聯(lián)后串聯(lián)、先串聯(lián)后并聯(lián)及混聯(lián)。串聯(lián)電路中某節(jié)電池電壓過低的影響并聯(lián)電路中某節(jié)電池損壞的影響電池的串并聯(lián)新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全比亞迪e5純電動汽車的動力電池13個模組之間用銅排串聯(lián)連接。其中模組的電壓不相同，串聯(lián)之后的總電壓超過600V。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全

新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全9.電路中電位的計算在進行電路分析時，經(jīng)常要測量和計算電路中各點的電位值，從而確定電路的工作狀態(tài)。為了確定電路中各點的電位值，可任意選擇電路中的某一點作為參考點，假定其電位為零。此時電路中其他各點的電位都是與參考點進行比較而言的；或者說，電路中某點的電位就是這一點與參考點之間的電壓。圖

中，選C點為參考點,即C點的電位Vc=0。VA=VA-VC=UAC

VB=VB-VC=UBC電路中任意兩點之間的電位差即為該兩點間的電壓。所以，知道了各點的電位，便可以求得任意兩點間的電壓，圖中，UAB=VA-VB。原則上，參考點可以任意選擇，但工程上常選擇大地為參考點，因此參考點也稱為“接地”。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全二、交流電路大小和方向隨時間按正弦曲線的規(guī)律發(fā)生周期性變化的電動勢、電壓和電流分別稱為交變電動勢、交變電壓和交變電流，通稱為交流電。在交流電作用下的電路稱為交流電路。工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活中所使用的電能幾乎都來自交流電網(wǎng)，它們都屬于交流電。交流電動機、變壓器等電氣設(shè)備都是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的設(shè)備，必須在交流電源下工作，且在正弦交流電的作用下具有較好的性能。交流電比直流電輸送方便、價格便宜，交流電機的結(jié)構(gòu)也比直流電機簡單、成本較低、維護方便，因此在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中獲得廣泛應(yīng)用。目前在新能源（電動）汽車中，用于驅(qū)動交流電動機的就是三相交流電。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全1.交流電的特性及產(chǎn)生交流電是由交流發(fā)電機產(chǎn)生的。交流發(fā)電機的原理如圖所示，可旋轉(zhuǎn)部分通常稱為轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子中有磁極N和磁極S。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)的磁場切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。線圈中的感應(yīng)電動勢引到負載上，形成供電線路。從交流發(fā)電機輸出的波形可以看出，該電動勢波形是正弦波形，可以用正弦函數(shù)來表示。用e表電動勢，則e=Emsin（ωt+φ）。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.交流電的基礎(chǔ)物理量（1）瞬時值和最大值在交流電路中，交流電在每一瞬時的電動勢、電壓和電流的數(shù)值叫做電動勢、電壓和電流的瞬時值，分別用符號e、u和i表示。（2）周期、頻率和角頻率交流電每交變一次（或一周）所需的時間叫做周期，用符號T表示，單位為s（秒）。每秒內(nèi)交流電交變的周期數(shù)或次數(shù)叫做頻率，用符號f表示，單位為Hz(赫茲)。周期和頻率為倒數(shù)關(guān)系。（3）相位、初相位和相位差1）相位反映正弦量變化進程的量，它確定正弦量每一瞬時的狀態(tài)，（ωt+φ）稱為相位角，簡稱相位。其中，（ωt+φ）及ωt是表示正弦交流電瞬時變化的一個量，稱為相位或相角，不同的相位對應(yīng)不同的瞬時值。t=0時的相位，稱為初相位或初相角。初相位與計時起點有關(guān)，因此可正可負，也可以為零。最大值、頻率和初相角是確定正弦量的三要素。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.交流電的基礎(chǔ)物理量2）相位差在任一瞬時，兩個同頻率正弦交流電的相位之差叫做相位差。可見，相位差就是初相位之差，它與時間及角頻率無關(guān)。（4）有效值正弦交流電的大小和方向隨時在變，實際應(yīng)用中常用與熱效應(yīng)等效的直流電流值來表示交變電流值的大小，這個直流電流值就稱為交流電的有效值，用大寫字母I表示。同理可得到交流電動勢與交流電壓的有效值分別為E、U。3.三相交流電路最大值相等、頻率相同、相位互差120的三個正弦交流電動勢稱為三相對稱電動勢，由三相對稱電動勢所組成的電源稱為三相對稱交流電源，每一個電動勢便是電源的一相。采用三相制供電的電路系統(tǒng)，稱為三相交流電路。（1）三相交流電的產(chǎn)生圖是三相交流發(fā)電機的構(gòu)造，在轉(zhuǎn)子上放置著三個完全相同的繞組AX、BY、CZ。A、B、C代表各相繞組的首端，X、Y、Z代表各繞組的末端，三繞組在空間彼此相隔120°。當(dāng)轉(zhuǎn)子在按正弦分布的磁場中以恒定速度旋轉(zhuǎn)時，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在三個繞組中會產(chǎn)生三相對稱的正弦電動勢。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）三相電源的連接通常把三相電源(包括發(fā)電機和變壓器)的三相繞組接成星形或三角形向外供電。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全三、磁、磁路與電磁感應(yīng)1.磁的基本概念（1）磁場磁場是一種看不見摸不著，存在于電流、運動電荷、磁體或變化電場周圍空間的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)。磁場的存在表現(xiàn)為：使進入場域內(nèi)的磁針、磁體發(fā)生偏轉(zhuǎn)或取向：對場域內(nèi)的運動電荷施加作用力，即電流在磁場中受到力的作用。磁場的強度用磁感應(yīng)強度B表示。磁感應(yīng)強度大小為單位長度的單位直流電流在均勻磁場中所受到的作用力，數(shù)學(xué)公式為：B=F/IL新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全三、磁、磁路與電磁感應(yīng)1.磁的基本概念（2）磁力線在磁場中畫一些曲線(用虛線或?qū)嵕€表示)，使曲線上任何一點的切線方向都跟這一點的磁場方向相同(且磁感線互不交叉)，這些曲線叫做磁力線。磁力線是閉合曲線，規(guī)定小磁針的北極所指的方向為磁力線的方向。磁鐵周圍的磁力線都是從N極出來進人S極，在磁體內(nèi)部磁力線從S極到N極。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全三、磁、磁路與電磁感應(yīng)1.磁的基本概念（3）磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率是表征磁介質(zhì)磁性的物理量，常用符號μ表示，μ又稱為絕對磁導(dǎo)率。μ等于介質(zhì)中磁感應(yīng)強度B與磁場強度H之比，即：μ=B/H通常使用的是磁介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率μr，定義為磁導(dǎo)率μ與真空磁導(dǎo)率μO之比，即：μr=μ/μo其中，真空磁導(dǎo)率μO=1。比1略大的材料稱為順磁性材料，如白金、空氣等；比1略小的材料，稱為反磁性材料，如銀、銅、水等。（4）磁通磁感應(yīng)強度與磁場前進方向上某一面積的乘積稱為磁通，數(shù)學(xué)公式為：Φ=BS其中，Φ是磁通符號，單位為Wb(韋伯)和Mx(麥克斯韋)，它們之間的換算關(guān)系為：1Wb=104MxB是磁感應(yīng)強度符號，單位為T(特斯拉)；由上式可知B=Φ/S，因此磁感應(yīng)強度也稱為磁通密度。S是面符號，單位為m2。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.磁路和磁性材料（1）磁路磁通的閉合回路稱為磁路。電動機、變壓器、各種電磁鐵都帶有不同類型的磁路。圖中的磁路由線圈和鐵芯、空氣間隙組成，這是磁路組成的基本方式。（2）磁性材料空氣、橡膠、銅等材料在載流線圈中只能產(chǎn)生很弱的磁場，這些導(dǎo)磁性能很差的材料稱為非磁性材料。而磁性材料的主要特征是磁導(dǎo)率很高，載流線圈在材料中能產(chǎn)生很強的磁場，如鐵、硅鋼片、鐵鎳合金等。磁性材料大致可以分為三類：軟磁材料、硬磁材料和矩磁材料。軟磁材料的特點是載流線圈的電流為零時，幾乎沒有磁性。硬磁材料的特點是載流線圈的電流為零時，仍然保持很強的磁性。矩磁材料的特點是載流線圈的電流為零時，因此磁性幾乎保持不變，矩磁材料可用做記憶元件。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全

（2）自感與互感現(xiàn)象1）自感當(dāng)通過導(dǎo)體(電感L可等同于線圈)中的電流發(fā)生變化時，它周圍的磁場就隨著變化，并由此產(chǎn)生磁通量的變化，因而在導(dǎo)體中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化，此電動勢即自感電動勢，這種現(xiàn)象就叫做自感現(xiàn)象。自感現(xiàn)象在電工無線電技術(shù)中應(yīng)用廣泛。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2）互感如果有兩只線圈互相靠近，則其中第一只線圈中電流所產(chǎn)生的磁通有一部分與第二只線圈相環(huán)鏈。當(dāng)?shù)谝痪€圈中電流發(fā)生變化時，則其與第二只線圈環(huán)鏈的磁通也發(fā)生變化，在第二只線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。如圖所示，閉合開關(guān)和斷開開關(guān)時，右側(cè)的靈敏電流計都會偏轉(zhuǎn)?；ジ鞋F(xiàn)象的基本原理是磁耦合。利用互感現(xiàn)象，可以制成變壓器、感應(yīng)線圈等。自感現(xiàn)象有時也有害，如互感現(xiàn)象會干擾自感構(gòu)成的諧振、濾波等電路，在這種情況下應(yīng)該設(shè)法減少互感的耦合作用。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（3）左手定則和右手定則1）左手定則：載流導(dǎo)體在磁場中將會受到磁場力的作用。力是有大小和方向的物理量。力的大小與磁感應(yīng)強度、通過導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體長度成正比。2）右手定則：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線垂直于手心進入，并使拇指指向?qū)Ь€運動方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。這就是判定導(dǎo)線切割磁感線時感應(yīng)電流方向的右手定則。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（3）左手定則和右手定則3）安培定則：安培定則一(通電直導(dǎo)線中的安培定則)：用右手握住通電直導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向，那么四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向。安培定則二(通電螺線管中的安培定則):用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的那-端是通電螺線管的N極。由安培定則判斷結(jié)果可以知道，當(dāng)磁通少增大時，線圈中感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流實際方向與圖中所示電動勢e的方向相反，而當(dāng)磁通減弱時，線圈中感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流實際方向與圖中所示電動勢e的方向相同。由此可知，感應(yīng)電動勢趨于產(chǎn)生一個電流該感應(yīng)電流的磁場總是力圖阻止原磁場發(fā)生的變化，這一規(guī)律稱為楞次定律。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全四、模擬電路與數(shù)字電路1.電信號信號是反映消息的物理量,例如工業(yè)控制中的溫度、壓力、流量、自然界的聲音信號等,因而信號是消息的表現(xiàn)形式。人們所說的信息,是指存在于消息之中的新內(nèi)容,例如人們從各種媒體獲得原來未知的消息,就是獲得了信息。可見,信息需要借助于某些物理量(如聲、光、電)的變化來表示和傳遞,廣播和電視利用電磁波來傳送聲音和圖像就是最好的例證。由于電信號較容易傳送、處理和控制,人們就將非電的物理量通過各種傳感器轉(zhuǎn)換成電信,以達到信息的提取、傳送、交換、存儲等目的。電信號是指隨時間而變化的電壓u或電流i,因此在數(shù)學(xué)描述上可將它表示為時間的函數(shù),u=f(t)或i=f(t),并可畫出其波形。電子電路中的信號均為電信號,以下簡稱為信號。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.模擬信號和數(shù)字信號在電子電路中則將信號分為模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號在時間和數(shù)值上均具有連續(xù)性,即對應(yīng)于任意時間值t均有確定的函數(shù)值u或i，并且u或i的幅值是連續(xù)取值的。與模擬信號不同,數(shù)字信號在時間和數(shù)值上均具有離散性，u或i的變化在時間上不連續(xù)，總是發(fā)生在離散的瞬間,且它們的數(shù)值是一個最小量值的整倍數(shù),并以此倍數(shù)作為數(shù)字信號的數(shù)值。應(yīng)當(dāng)指出,大多數(shù)物理量所轉(zhuǎn)換成的電信號均為模擬信號。在信號處理時,模擬信號和數(shù)字信號可以相互轉(zhuǎn)化。例如,用計算機處理信號時,由于計算機只能識別數(shù)字信號,故需將模擬號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,稱為模-數(shù)轉(zhuǎn)換；由于負載需模擬信號驅(qū)動,故需將計算機輸出的數(shù)信號轉(zhuǎn)換為模擬信號,稱為數(shù)-模轉(zhuǎn)換。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3.電子信息系統(tǒng)電子信息系統(tǒng)可簡稱為電子系統(tǒng)。對模擬信號處理的電路稱為模擬電路，對數(shù)字信號處理的電路稱為數(shù)字電路。汽車應(yīng)用中的電子系統(tǒng)通常是兩種信號都存在的。（1）電子信息系統(tǒng)的組成圖中所示點畫線框內(nèi)為模擬電子系統(tǒng)的示意圖。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）電子信息系統(tǒng)中的模擬電路在電子電路中，常見的模擬電路及其功能如下：1）放大電路：用于信號電壓、電流及功率的放大。2）濾波電路：用于信號的提取、變換或抗干擾。3）運算電路：完成一個信號或多個信號的加、減、乘、除、積分、微分、對數(shù)、指數(shù)等運算。4）信號轉(zhuǎn)換電路：用于將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號或?qū)㈦妷盒盘栟D(zhuǎn)換成電流信號、將直流信號轉(zhuǎn)換為交流信號或?qū)⒔涣餍盘栟D(zhuǎn)換為直流信號、將直流電壓轉(zhuǎn)換成與之成正比的頻率等等。5）信號發(fā)生電路：用于產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波、鋸齒波等。6）直流電源：將220V、50Hz交流電轉(zhuǎn)換成不同輸出電壓和電流的直流電，作為各種電子電路的供電電源。應(yīng)當(dāng)指出，放大是對模擬信號最基本的處理,在上述電路中均含有放大電路，因此放大電路是構(gòu)成各種功能模擬電路的基本電路。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（3）電子信息系統(tǒng)中的數(shù)字電路用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進行算術(shù)運算和邏輯運算的電路稱為數(shù)字電路或數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運算和邏輯處理的功能，所以又稱數(shù)字邏輯電路?，F(xiàn)代的數(shù)字電路由半導(dǎo)體工藝制成的若干數(shù)字集成器件構(gòu)造而成。邏輯門是數(shù)字邏輯電路的基本單元。存儲器是用來存儲二值數(shù)據(jù)的數(shù)字電路。數(shù)字電路還可以分為組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類。1）組合邏輯電路組合邏輯電路簡稱組合電路，它由最基本的邏輯門電路組合而成。組合邏輯電路特點是：輸出值只與當(dāng)時的輸入值有關(guān)，即輸出唯一地由當(dāng)時的輸入值決定。2）時序邏輯電路簡稱時序電路，是由組合邏輯電路和存儲電路兩個部分組成的電路，與組合電路本質(zhì)的區(qū)別在于時序電路具有記憶功能。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（4）數(shù)字電路與模擬電路的區(qū)別數(shù)字電路與模擬電路不同，它不利用信號大小強弱來表示信息，而利用電壓的高低或電流的有無或電路的通斷來表示信息的1或0，用一連串的1或0編碼表示某種信息。由于只有1與0兩個數(shù)碼，所以叫二進制編碼。用以處理二進制信號的電路就是數(shù)字電路，它利用電路的通斷來表示信息的1或0，其工作信號是離散的數(shù)字信號。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全技能操作參照“知識學(xué)習(xí)”的內(nèi)容，必要時參考其他技術(shù)資料，執(zhí)行以下技能操作。提示：詳細操作步驟見“任務(wù)工單”。1.基礎(chǔ)電路電壓、電流的檢測（1）電壓、電流相關(guān)的基礎(chǔ)電路電路圖識讀分析電路圖，說明每個元器件的作用。（2）電壓、電路的檢測使用萬用表測量基礎(chǔ)電路的電壓、電流，記錄測量結(jié)果。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.歐姆定律特性驗證（1）歐姆定律特性參數(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)電路電路圖識讀分析電路圖，說明每個元器件的作用。（2）電阻、電壓、電流測量使用萬用表測量電路的電阻、電壓、電流，記錄測量結(jié)果，并驗證歐姆定律。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3.電功率相關(guān)參數(shù)測量與電功率計算參照基礎(chǔ)電路，使用萬用表測量電路的電壓、電流，記錄測量結(jié)果，并計算電功率。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2024/10/919:22模塊一電學(xué)基礎(chǔ)知識與電子元器件檢測本模塊介紹電學(xué)基礎(chǔ)知識與電子元器件檢測，分為三個學(xué)習(xí)任務(wù)，分別為：學(xué)習(xí)任務(wù)一，基礎(chǔ)電路認知；學(xué)習(xí)任務(wù)二，常用電子元器件工作原理與檢測；學(xué)習(xí)任務(wù)三，功率變換電路應(yīng)用。通過以上學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)，你能夠?qū)W會測量電阻、電壓和電流等電路基本參數(shù)的方法；能夠識別并檢測常用電子元器件；能夠識別新能源汽車的功率變換電路及其拓撲結(jié)構(gòu)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2024/10/919:22學(xué)習(xí)任務(wù)1常用電子元器件工作原理與檢測任務(wù)目標(biāo)

知識目標(biāo)：1.能夠描述電阻器的類型及其作用；2.能夠描述電容器的類型及其作用；3.能夠描述電感器的類型及其作用；4.能夠描述二極管、晶體管、MOSTET和IGBT分立器件辨識方法。

能力目標(biāo)：1.能夠識別常用的電子元器件；2.能夠檢測常用的電子元器件。

素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和工匠精神；2.培養(yǎng)安全意識和團隊協(xié)作精神；3.培養(yǎng)自我管理和自主學(xué)習(xí)能力。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2024/10/919:22情境導(dǎo)入

情境描述：

在電路板上你會發(fā)現(xiàn)好多電子元器件都有3個管腳，他們都是“三極管”嗎？

情境提示：

有3個管腳的元器件不一定都是晶體三極管，還有可能是場效應(yīng)管或IGBT。如果需要確定是哪種類型的元器件，可以采用萬用表檢測或者查閱其型號。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全知識學(xué)習(xí)

一、電阻器的類型、應(yīng)用、封裝與檢測1.電阻器的類型與應(yīng)用電阻器簡稱電阻，是電子電路上應(yīng)用最廣泛的電子器件之一，其作用一般是限流、分流、降壓、分壓和電路偏置。電阻器在電路中可以單獨使用，也可以和其他元器件一起使用，如電感、電容以及各種IC。電阻器在電路板上的絲印符號為R。（1）電阻器的分類方式電阻器分類方式如下：1）按阻值分類，可分為固定電阻、可變電阻和特種電阻。2）按制造材料分類，可分為薄膜類、合金類、合成類和敏感類等。如碳膜電阻、金屬膜電阻、金屬氧化膜電阻、線繞電阻等。3）按安裝方式分類，可分為插件電阻和貼片電阻。4）按功能分類，可分為負載電阻、采樣電阻、分流電阻、保護電阻等。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）常用的電阻器及應(yīng)用1）預(yù)充電阻預(yù)充電阻內(nèi)部是繞線電阻。在檢查預(yù)充電路時，要注意了解預(yù)充電阻的阻值和額定功率。在進行元器件替換時，除注意阻值外，還要確定功率是否匹配。預(yù)充電路的示意圖中由R1與C1構(gòu)成典型的RC電路。在電動汽車上電瞬間，如果不經(jīng)過預(yù)充電路，高壓電直接加到電容上，會因電流過大損壞電容器及其他元器件。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全動力電池中的預(yù)充電路熔絲預(yù)充電阻預(yù)充接觸器新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2）碳膜電阻（型號：RT）碳膜電阻是在陶瓷骨架表面上，將碳氫化合物在真空中通過高溫蒸發(fā)分解沉積成碳結(jié)晶導(dǎo)電膜。碳膜電阻價格低廉，阻值范圍寬(1Ω~10MΩ)，溫度系數(shù)為負值。碳膜電阻常用額定功率為1/8W~10W，精度等級為+5%、10%、20%，在一般的電子產(chǎn)品中大量使用。3）金屬膜電阻（型號：RJ）金屬膜電阻是在陶瓷骨架表面，經(jīng)真空高溫或燒滲工藝蒸發(fā)沉積一層金屬膜或合金膜。金屬膜電阻的特點是：精度高、穩(wěn)定性好、噪聲低、體積小、高頻特性好，且允許工作環(huán)境溫度范圍大(-55~+125℃)、溫度系數(shù)低((50~100)x10-6/℃)。金屬膜電阻是電子電路應(yīng)用最廣泛的電阻之一。金屬膜電阻常用額定功率有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W等，標(biāo)稱阻值在10Ω~10MΩ之間。4）金屬氧化膜電阻（型號：RY）在玻璃、瓷器等材料上，通過高溫以化學(xué)反應(yīng)形式生成以二氧化錫為主體的金屬氧化層。該電阻器由于氧化膜膜層比較厚，因而具有極好的脈沖、高頻和過負荷性能，且耐磨、耐腐蝕、化學(xué)性能穩(wěn)定。但阻值范圍窄，溫度系數(shù)比金屬膜電阻差。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全5）合金類電阻用塊狀電阻合金拉制成合金或碾壓成合金箔制成電阻，主要包括：繞線電阻（型號：RX）和精密合金箔電阻（型號：RJ）。6）合成類電阻將導(dǎo)電材料與非導(dǎo)電材料按一定比例混合成不同的電阻率的材料后制成的電阻。該電阻最突出的優(yōu)點是可靠性高。常見的合成類電阻有金屬玻璃釉電阻（型號：RI）、實芯電阻（型號：RS）、合成膜電阻（型號：RH）、電阻排等。7）敏感類電阻常見的敏感類電阻如熱敏電阻、壓敏電阻、光敏電阻、濕敏電阻等，汽車上通常應(yīng)用在傳感器上。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（1）直插電阻直插電阻的類型有軸向封裝具有扁平輪廓和圓柱或箱形設(shè)計，兩端帶引線。電阻器阻值的標(biāo)識方法常用的有直標(biāo)法、文字符號法、數(shù)碼法和色標(biāo)法。2.電阻器的封裝不同類型電阻器在電路板上常見的封裝方式不一定相同。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）貼片電阻貼片電阻(SMDResistor)又名片式固定電阻器(ChipFixedResistor)，是合成類金屬玻璃釉電阻器中的一種，將金屬粉和玻璃釉粉混合，采用絲網(wǎng)印刷法印在基板上制成的電阻器。這種電阻特點是耐潮濕和高溫，溫度系數(shù)小，還可以大大節(jié)約電路空間成本，使設(shè)計更精細化。貼片電阻一般采用數(shù)碼法進行標(biāo)注。如391表示39×101=390Ω；473表示47×103=47000Ω；5R60表示5.60Ω。（3）晶圓電阻（無引腳電阻）晶圓電阻，也叫做無引腳電阻，是一種金屬膜柱狀電阻。它介于貼片電阻與直插電阻之間，主要適用于電流較大、耐高壓沖擊、安全性要求高的高階電路中。與直插電阻相比，由于去掉了引線，因此很大程度上降低了直插電阻在高頻時引線所產(chǎn)生的寄生電感，同時能夠解決直插電阻小阻值中精度與溫度系數(shù)無法提高的問題。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3.電阻器的檢測電路維修中，通常需要使用數(shù)字式萬用表對電阻器進行測量。在測量電阻時需要注意以下幾點：1）測量時電阻及所在電路不得帶電。2）測量電阻時，最好能將電阻從電路中斷開。3）在電路板上測量電阻時，測量值一般會小于或等于標(biāo)稱電阻值（由于電路的并聯(lián)關(guān)系），故測量值不準確。如果測量值大于標(biāo)準電阻，說明電路有故障。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全二、電容器的類型、應(yīng)用、工作原理與檢測1.電容器的類型與應(yīng)用（1）電容器的分類方式電容器簡稱電容。電容在電路中的作用很多，比如濾波、旁路、補償、耦合、去耦、整流、抑制干擾、儲能等，具體作用要根據(jù)電路結(jié)構(gòu)來進行分析。電容器在電路板上的絲印符號是C。電容器的種類很多，分類法方法也有所不同。1）電容器從原理上可分為：無極性可變電容、無極性固定電容、有極性電容等。2）電容器從材料上可分為：CBB電容（聚乙烯）、滌綸電容、瓷片電容、云母電容、獨石電容、電解電容、鉭電容等。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）常用的電容器及應(yīng)用以下介紹幾種常用的電容器及應(yīng)用。1）電解電容電解電容是電容的一種，金屬箔為正極（鋁或鉭），與正極緊貼金屬的氧化膜（氧化鋁或五氧化二鉭）是電介質(zhì)，陰極由導(dǎo)電材料、電解質(zhì)（電解質(zhì)可以是液體或固體）和其他材料共同組成，因電解質(zhì)是陰極的主要部分，電解電容因此而得名。同時電解電容正負不可接錯。電解電容在電路板上的絲印符號一般是CE。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2）鉭電容鉭電容全稱是鉭電解電容，也是屬于電解電容的一種，但是使用金屬鉭做為介質(zhì)，不像普通電解電容那樣使用電解液。鉭電容不需像普通電解電容那樣使用鍍了鋁膜的電容紙繞制，本身幾乎沒有電感。鉭電容的性能優(yōu)異，是電容器中體積小而又能達到較大電容量的產(chǎn)品，在電源濾波、交流旁路等用途上應(yīng)用最廣泛。鉭電容也是一種有極性的電容，帶橫線一側(cè)是電容的正極。3）MLCC電容（獨石電容）MLCC（Multi-layerCeramicCapacitors）是片式多層陶瓷電容器的英文縮寫。是由印好電極（內(nèi)電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯位的方式疊合起來，經(jīng)過一次性高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極），從而形成一個類似獨石的結(jié)構(gòu)體，故也叫獨石電容器。這種電容是無極性電容，在電路板上應(yīng)用數(shù)量最多。

新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全4）安規(guī)電容安規(guī)電容是指電容器失效后，不會導(dǎo)致電擊，不危及人身安全的安全電容器。安規(guī)電容通常只用于抗干擾電路中的濾波。它們用在電源濾波器里，起到電源濾波作用，分別對共模、差模干擾起濾波作用。出于安全考慮和EMC（電磁兼容性）考慮，一般在電源入口建議加上安規(guī)電容。安規(guī)電容分為x型和y型。交流電源輸入分為3個端子：火線L/零線N/地線G，(L=Line,N=Neutral,G=Ground)。跨于“L-N”之間，即“火線-零線”之間的是X電容；跨于“L-G/N-G”之間，即“火線-地線或零線-地線”之間的是Y電容?；鹁€與零線之間接個電容就像是“X”,而火線與地線之間接個電容像個“Y”。

新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全5）超級電容器超級電容器（SC），也稱法拉電容器，是一種高容量電容器，其電容值遠高于其他電容器，但電壓限制較低，它彌合了電解電容器和可充電電池之間的差距。它通常比電解電容器在每單位體積或質(zhì)量上存儲10到100倍的能量，可以比電池更快地接受和傳遞電荷，并且比可充電電池耐受更多的充電和放電循環(huán)。超級電容器用于需要許多快速充電/放電循環(huán)而不是長期緊湊型能量存儲的應(yīng)用中。它們用于汽車及其他工程機械再生制動、短期能量存儲或突發(fā)模式供電。較小的單元可用作靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)的備用電源。與普通電容器不同，超級電容器不使用常規(guī)的固體電介質(zhì)，而是使用靜電雙層電容或電化學(xué)電容。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.電容器的充放電原理（1）電容器的充電和放電過程1-直流電壓電源；2-開關(guān)；3-電流表；4-電阻；5-電容器圖

電容器的充電和放電過程1-電容器充電；2-電容器放電；i-電流；u-電壓；t-時間圖

電容器的充電和放電時的電壓電流曲線新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）電容器的充電和放電時間計算充電和放電時間時，需要電容器充電電流經(jīng)過的電阻阻值和電容器的電容值。施加的電壓大小對充電時間沒有影響。電容容值C越小，電阻值R越小，充放電過程越快。因此電容器C與電阻R的乘積為時間常數(shù)τ，即：τ=R*C（3）電容器串并聯(lián)將電容器依次連接在一起且相同電流經(jīng)過所有電容器時，電容器為串聯(lián)形式。容器并聯(lián)時，施加在所有電容器上的電壓都相同。因為通過電流為電容器充電，所以所有電容器的總電容大于所有單個電容器的電容。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3.電容器的檢測電容器的損壞主要是外觀的損壞、短路、開路、電參數(shù)的退化。從外觀判斷，如果有開裂、鼓包、漏液（比如電解電容）那可以立刻判斷此電容器已經(jīng)損壞。如果從電容器外觀不能判斷好壞，則需要通過對電容器的測量來判斷。測量前需要先將電容器放電，如果是耐壓值小或容值較小的電容器，可以直接將兩腳短路放電，而其它情況下需要串接電阻或者燈泡等負載進行放電。另外，和測量電阻類似，電路不能帶電，并且最好將電容器取下進行測量。如果在電路中測量電容器，因電容器本身是個儲能的元器件，而且電路中其他元器件對它的影響較大，所以在電路中測量電容器的容值會不準確。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（1）使用數(shù)字萬用表電容檔測量電容器使用數(shù)字萬用表電容檔測量電容器的容值時，需要注意被測電容器的容值和萬用表的量程是否匹配。同時要注意被測電容器是有極性還是無極性電容。對于容值較小的電容器，測量時偏差較大。（2）使用數(shù)字萬用表電阻檔測量電容器有的數(shù)字萬用表沒有電容檔位，此時可以用電阻檔的最大檔位來測量判斷電容器的好壞。在此檔位時，萬用表的紅黑表筆間有一定電壓，連接好電容器后，相當(dāng)于給電容充電。隨著充電電壓的上升，充電電流減小。由R=U/I,電流I不斷減小，電阻R的讀數(shù)會不斷變大。實際測量時，電阻阻值的讀數(shù)會不斷變大，直至超量程。放電后，再次測量，讀數(shù)仍由小變大，說明電容器無故障。注意：萬用表讀數(shù)變化的快慢與被測電容器的容值有關(guān)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（3）使用指針式萬用表測量電容器使用指針式萬用表也可以測量電容器的好壞。測量時按照以下步驟進行。1）第1步：萬用表機械調(diào)零。2）第2步：看電容刻度盤；刻度盤顯示CX1，表示量程是1微法；CX10表示量程是10微法。通過刻度盤的分度讀數(shù)，可以顯示在量程內(nèi)的其他讀數(shù)。3）第3步：選擇量程，再次調(diào)零。先將兩指針短接，再次調(diào)零。4）第4步：測量前，先將電容放電，連接表筆測量電容。測量時，萬用表的黑表筆連接內(nèi)部電源的正極，紅表筆連接內(nèi)部電源的負極。帶極性的電容器正極連接黑色表筆。如果電容正常，指針迅速右偏至正常讀數(shù)后向左擺到底，說明該電容正常。若表針回轉(zhuǎn)后指示的數(shù)值很小，說明電容已擊穿；若表針無偏轉(zhuǎn)，說明電容已開路。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全三、電感器的類型、應(yīng)用、工作原理與檢測1.電感器的類型與應(yīng)用（1）電感器的分類方式電感器(Inductor)，又稱扼流器、電抗器、動態(tài)電抗器，是能夠把電能轉(zhuǎn)化為磁能而存儲起來的元器件。電感器的結(jié)構(gòu)類似于變壓器，但只有一個繞組。電感器的電感只阻礙電流的變化。如果電感器在沒有電流通過的狀態(tài)下，電路接通時它將試圖阻礙電流流過它；如果電感器在有電流通過的狀態(tài)下，電路斷開時它將試圖維持電流不變。電感器的種類很多，分類法方法也有所不同。1）電感器按外形可分為實心電感器（實心線圈）和空心電感器（空心線圈）。2）按工作性質(zhì)可分為高頻電感器（各種天線線圈、振蕩線圈）、中頻電感器和低頻電感器（各自扼流圈、濾波線圈）。3）按照封裝形式可分為普通電感器、色環(huán)電感器、環(huán)氧樹脂電感器和貼片電感器等。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）電感器的應(yīng)用電感器在電路中起阻流和濾波作用，還具有抑制電磁波干擾、篩選信號、穩(wěn)定電流以及過濾噪聲的作用，具體作用要根據(jù)電路結(jié)構(gòu)來進行分析。電感器在電路板上的絲印符號L，計量單位是H（亨利）。圖是帶鐵芯和不帶鐵芯電感器在電路中的符號。1-不帶鐵芯的線圈；2-帶鐵芯的線圈新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3.電感器的工作原理如圖所示，電感線圈L通過一個電阻R與一個直流電源連接在一起。開關(guān)接通時，幾乎全部電壓UB都加在線圈上。接通時線圈起到中斷作用，這與電容器的作用相反。圖中，在階段1中，磁場建立。此時電感兩端電壓由大變小，電流由小變大。當(dāng)開關(guān)閉合到2的位置時，磁場消失，此時電壓發(fā)生突變并反向，由磁場能變成電場能輸出，電流由大變小，直至到0。1-磁場建立；2-磁場消失；i-電流；u-電壓；t-時間新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全4.電感器的檢測在電路檢修中，可以使用數(shù)字萬用表對電感器進行檢測。如果萬用表沒有電感測試功能的，可以選用電阻檔測量線圈是否斷路、短路或絕緣不良。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全四、二極管的特性與工作原理、類型與檢測1.二極管的特性與工作原理二極管是用半導(dǎo)體材料(硅、硒、鍺等)制成的一種電子器件。它具有單向?qū)щ娦阅?，即給二極管陽極加上正向電壓時，二極管導(dǎo)通。當(dāng)給陽極和陰極加上反向電壓時，二極管截止，即“正向?qū)?，反向截止”。因此，二極管的導(dǎo)通和截止，相當(dāng)于開關(guān)的接通與斷開。二極管是最早誕生的半導(dǎo)體元器件之一，其應(yīng)用非常廣泛。特別是在各種電子電路中，利用二極管和電阻、電容、電感等元器件進行合理的連接，構(gòu)成不同功能的電路，可以實現(xiàn)對交流電整流、對調(diào)制信號檢波、限幅和鉗位以及對電源電壓的穩(wěn)壓等多種功能。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.二極管的類型（1）穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管，又叫齊納二極管,在電路板上的絲印符號一般是ZD。穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿時，主要參數(shù)是穩(wěn)定電壓Uz和穩(wěn)定電流Iz。穩(wěn)定電壓小于4V的具有負溫度系數(shù)特性，高于7V的具有正溫度系數(shù)特性，即溫度高穩(wěn)定電壓也高。（2）發(fā)光二極管發(fā)光二極管（LED）也具有單向?qū)щ娦?，開啟電壓比普通二極管大。發(fā)光二極管的發(fā)光顏色取決于材料，管腳長的是二極管的正極。在電路中，發(fā)光二極管一般和限流電阻一起使用，保證發(fā)光二極管不被損壞。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（3）光電二極管光電二極管和普通二極管一樣，也是由一個PN結(jié)組成的半導(dǎo)體元器件，也具有單方向?qū)щ娞匦?。但在電路中它不是作整流元件，而是把光信號轉(zhuǎn)換成電信號的光電傳感器件。（4）肖特基二極管肖特基二極管是以其發(fā)明人肖特基博士(Schottky)命名的，SBD是肖特基勢壘二極管(SchottkyBarrierDiode,縮寫成SBD)的簡稱。SBD不是利用P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體接觸形成PN結(jié)原理制作的，而是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬-半導(dǎo)體結(jié)原理制作的。SBD具有開關(guān)頻率高和正向壓降低等優(yōu)點，但其反向擊穿電壓比較低，大多不高于60V，最高僅約100V，以致于限制了其應(yīng)用范圍。肖特基二極管最大的缺點是其反向偏壓較低及反向漏電流偏大，設(shè)計上需注意其熱失控。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（5）快恢復(fù)二極管快恢復(fù)二極管（簡稱FRD）是一種具有開關(guān)特性好、反向恢復(fù)時間短特點的半導(dǎo)體二極管，主要應(yīng)用于開關(guān)電源、PWM脈寬調(diào)制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續(xù)流二極管或阻尼二極管使用。快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通PN結(jié)二極管不同，它屬于PIN結(jié)型二極管，即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區(qū)I，構(gòu)成PIN硅片。因基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，所以快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時間較短，正向壓降較低，反向擊穿電壓（耐壓值）較高。（6）瞬態(tài)抑制二極管瞬態(tài)電壓抑制二極管簡稱TVS，是一種二極管形式的高效能保護器件。當(dāng)TVS二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，它能以10的負12次方秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預(yù)定值，有效地保護電子線路中的精密元器件，免受電路中各種浪涌脈沖的損壞。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3.二極管的檢測在電路檢修中，可使用數(shù)字萬用表的二極管檔測量二極管的好壞。數(shù)字萬用表的紅色表筆連接二極管的正極，黑色表筆連接二極管的負極。當(dāng)二極管正常時，萬用表顯示二極管正常導(dǎo)通的電壓降。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全五、三極管的工作原理與檢測三極管全稱為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件。三極管作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號，也用作無觸點開關(guān)。在PCB上三極管的絲印符號一般是Q或VT新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全1.三極管的工作原理（1）三極管的結(jié)構(gòu)原理三極管是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元器件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個相距很近的PN結(jié)，兩個PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu),以NPN型為例，位于中間的P區(qū)稱作基區(qū)，它很薄且雜質(zhì)濃度很低，位于上層的是N區(qū)是發(fā)射區(qū)，摻雜濃度很高；位于下層的N區(qū)是集電區(qū)，面積很大。三極管的外特性與三個區(qū)域的上述特點緊密相關(guān)，它們所引出的三個電極分別為基極b、發(fā)射極e和集電極c。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）三極管的工作特性三極管具有電流放大作用，其實質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量，這是三極管最基本的和最重要的特性。圖是三極管的基本放大電路，Δu1為輸入電壓信號，接入基極-發(fā)射極回路，稱為輸入回路；放大后的信號在集電極-發(fā)射極回路，稱為輸出回路。由于發(fā)射極是兩個回路的公共端，故稱該電路為共射放大電路。使晶體管工作在放大狀態(tài)的外部條件是發(fā)射結(jié)正向偏置且集電結(jié)反向偏置。發(fā)射極電流IE，基極電流IB，集電極電流IC。從外部看：IE=IC+IB用β表示共射交流直流放大系數(shù)，小功率管的β較大，有的可達300到400百倍；大功率管的β較小，有的甚至只有30到40倍。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全1）輸入特性曲線輸入特性曲線描述管壓降UCE一定的情況下，基極電流iB與發(fā)射結(jié)壓降uBE之間的函數(shù)關(guān)系，即：iB=f（uBE）|UCE=常數(shù)2）輸出特性曲線輸出特性曲線描述基極電流IB為一常量時，集電極電流iC與管壓降uCE之間的函數(shù)關(guān)系。即：iC=f（uCE）|iB=常數(shù)從輸出特性看，三極管有3個工作區(qū)域：①截止區(qū)：發(fā)射結(jié)電壓小于開啟電壓且集電極反向偏置。②放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正向偏置且集電結(jié)反向偏置。③飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均處于正向偏置。模擬電路中，絕大多數(shù)情況下應(yīng)保證三極管處于放大狀態(tài)。當(dāng)三極管做開關(guān)時，工作在截止、飽和兩個狀態(tài)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.三極管的檢測（1）三極管極性及管型判斷把數(shù)字萬用表打到蜂鳴二極管檔，首先用紅筆假定三極管的一只引腳為b極，再用黑表筆分別角碰其余兩只引腳，如果測得兩次讀數(shù)相差不大，且讀數(shù)都在600左右，則表明假定是對的，紅表筆接的就是b極，而且此管為ＮＰＮ型管。在兩次測量中黑表筆接觸的引腳，讀數(shù)較小的是c極，讀數(shù)較大的是e極。按以上方法，紅表筆接任一極，未出現(xiàn)另外兩極同時有讀數(shù)時，則按ＰＮＰ型管測。ＰＮＰ型管的判斷只須把紅黑表筆調(diào)換即可，測量方法同上。黑表筆不動，另外兩極均有讀數(shù)，則黑表筆接觸的為b極，其余為b、c極。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.三極管的檢測（2）三極管好壞判斷按以上方法測量時兩組讀數(shù)在300-800為正常，如果有一組數(shù)值不正常則表明三極管損壞，如果兩組數(shù)值相差不大則說明三極管性能劣化。正常測量兩腳（如c、e），如果讀數(shù)為0，說明三極管c和e之間短路或擊穿；如果讀數(shù)為1，說明三極管c和e之間開路。（3）代換原則NPN型和PNP型三極管之間不能代換，硅管和鍺管之間不能代換。2）原則上要同型號替換；不能同型號代換時，硅管代換硅管，NPN型代換NPN型。代換時，管腳位置不能弄錯。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全六、場效應(yīng)晶體管的工作原理與檢測1.場效應(yīng)晶體管的工作原理場效應(yīng)晶體管（FET），簡稱場效應(yīng)管。場效應(yīng)管是利用輸入回路的電場效應(yīng)來控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體元器件。由于它僅靠半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子導(dǎo)電，F(xiàn)ET是單極型晶體管。FET體積小、重量輕、壽命長，且輸入回路的內(nèi)阻高達107-1012歐姆，噪聲低，熱穩(wěn)定性好，抗輻射能力強，耗電省。FET分為結(jié)型和絕緣柵型兩種不同的結(jié)構(gòu)，F(xiàn)ET為電壓控制元件。這里主要介紹絕緣柵型場效應(yīng)管，英文縮寫為IGFET。絕緣柵型場效應(yīng)管的柵極與源極、柵極與漏極之間均采用SiO2絕緣層隔離，因此而得名。又因柵極為金屬鋁，故又稱為MOS管（Metal-Oxide-Semiconductor，縮寫為MOS）。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全MOS管有N溝道和P溝道兩種，每一類又有增強型和耗盡型兩種。故MOS管可以分成4種類型，以下主要介紹N溝道增強型場效應(yīng)管。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.場效應(yīng)晶體管的檢測MOS場效應(yīng)管T的檢測方法如下：1）第1步，測量MOS場效應(yīng)管內(nèi)的二極管是否導(dǎo)通。使用數(shù)字萬用表的二極管檔，紅表筆連接S極，黑表筆連接D極，若二極管正常，則會顯示二極管導(dǎo)通的正向壓降。其余管腳均不應(yīng)導(dǎo)通。2）第2步，檢測漏-源是否導(dǎo)通。先對各管腳放電，然后利用萬用表表筆對G極充電，再測量D-S極是否導(dǎo)通，正常情況下應(yīng)導(dǎo)通；放電后再測量是否導(dǎo)通，正常情況下漏-源應(yīng)截止。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全七、絕緣柵雙極型晶體管IGBT的工作原理與檢測1.IGBT的工作原理IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由雙極型三極管和絕緣柵型場效應(yīng)管（MOS）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件,兼有）金氧半場效晶體管（MOSFET的高輸入阻抗和電力晶體管（GTR）的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大；MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.IGBT的檢測IGBT的檢測和MOS場效應(yīng)管類似，可以使用數(shù)字萬用表二極管檔測量管腳。1）第1步：檢測發(fā)射極E和集電極C之間的快恢復(fù)二極管是否導(dǎo)通。使用數(shù)字萬用表二極管檔測量E、C間的二極管是否導(dǎo)通。2）第2步：檢測E、C之間是否導(dǎo)通。先對管子放電，再對G極充電，檢測E、C是否導(dǎo)通。放電后，再測量E、C是否截止。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全八、半導(dǎo)體材料和碳化硅MOSFET功率器件介紹1.半導(dǎo)體材料（1）第一代半導(dǎo)體材料第一代半導(dǎo)體是“元素半導(dǎo)體”。20世紀50年代以來,以硅(Si)、鍺(Ge)為代的第一代半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)，取代了笨重的電子管，讓以集成電路為核心的微電子工業(yè)的發(fā)展和整個IT產(chǎn)業(yè)的飛躍。（2）第二代半導(dǎo)體材料然而由于硅材料的帶隙較窄、電子遷移率和擊穿電場較低等原因，硅材料在光電子領(lǐng)域和高頻高功率器件方面的應(yīng)用受到諸多限制。因此，以砷化鎵(GaAs)為代表的第二代半導(dǎo)體材料開始嶄露頭角，使半導(dǎo)體材料的應(yīng)用進入光電子領(lǐng)域，尤其是在紅外激光器和高亮度的紅光二極管方面，應(yīng)用于毫米波器件、衛(wèi)星通訊、移動通訊和GPS導(dǎo)航等領(lǐng)域。（3）第三代半導(dǎo)體材料在第二代半導(dǎo)體材料的基礎(chǔ)上，人們希望半導(dǎo)體元器件具備耐高壓、耐高溫、大功率、抗輻射、導(dǎo)電性能更強、工作速度更快、工作損耗更低特性，第三代半導(dǎo)體材料也正是基于這些特性而誕生。第三代半導(dǎo)體材料以碳化硅、氮化鎵等為代表，因其具備高擊穿電場、高熱導(dǎo)率、高電子飽和速率及抗輻射能力等優(yōu)異性能，適用于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件，可大幅提升能源轉(zhuǎn)換效率，降低系統(tǒng)成本。在國防、航空航天、新能源汽車、光伏儲能等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.碳化硅功率器件相比于傳統(tǒng)的硅開關(guān)（如IGBT和MOSFET），碳化硅MOSFET具有一系列優(yōu)勢：效率得到提升，節(jié)省空間、重量減輕，零件數(shù)量減少，系統(tǒng)可靠性增強。英飛凌650VCoolSiC?MOSFET系列可優(yōu)化大電流和低電容條件下的開關(guān)性能，適用于各種工業(yè)應(yīng)用場合，包括服務(wù)器、電信設(shè)備、電機驅(qū)動等。1200VMOSFET系列適用于工業(yè)和汽車領(lǐng)域，如車載充電器/PFC、輔助逆變器和不間斷電源（UPS）。1700VCoolSiC?MOSFET具有反激式拓撲結(jié)構(gòu)，可用于儲能系統(tǒng)、電動汽車快速充電、電源管理（SMPS)

和太陽能系統(tǒng)解決方案。采用分立封裝的CoolSiC?MOSFET非常適合硬開關(guān)和諧振開關(guān)拓撲，如功率因數(shù)校正（PFC）電路、雙向拓撲以及DC-DC變換器或DC-AC逆變器等。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全技能操作參照“知識學(xué)習(xí)”的內(nèi)容，必要時參考其他技術(shù)資料，執(zhí)行以下技能操作。提示：詳細操作步驟見“任務(wù)工單”。1.常用的電子元器件外觀及符號識別對照電子元器件實物，識別教材表1-2-1電子元器件的外觀及符號。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.常用的電子元器件檢測

（1）電阻器測量1）使用萬用表歐姆檔測量單體電阻器或組合電阻實訓(xùn)板上電阻器的阻值，并與標(biāo)識的額定電阻值比較。2）使用萬用表歐姆檔測量兩個電阻的串聯(lián)阻值。3）使用萬用表歐姆檔測量兩個電阻的并聯(lián)阻值。（2）電容器檢測1）使用萬用表電容檔測量單體電容器或電容器實訓(xùn)板上電容器的容值，并與標(biāo)識的額定容值比較。2）使用萬用表歐姆檔測量單體電容器或電容器實訓(xùn)板上電容器的電阻值變化，判斷電容器是否正常。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（3）電感器檢測1）電感線圈阻礙電流特性檢測。2）電感線圈儲能特性檢測。（4）二極管檢測1）識別二極管極性。2）二極管正向（正偏）檢測。3）二極管反向（反偏）檢測。（5）三極管檢測1）識別三極管電極。2）用萬用表檢測三極管電子實訓(xùn)板的B、E、C端子之間電阻。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2024/10/919:22模塊一電學(xué)基礎(chǔ)知識與電子元器件檢測本模塊介紹電學(xué)基礎(chǔ)知識與電子元器件檢測，分為3個學(xué)習(xí)任務(wù)，分別為：學(xué)習(xí)任務(wù)一，基礎(chǔ)電路認知；學(xué)習(xí)任務(wù)二，常用電子元器件工作原理與檢測；學(xué)習(xí)任務(wù)三，功率變換電路應(yīng)用。通過以上學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)，你能夠?qū)W會測量電阻、電壓和電流等電路基本參數(shù)的方法；能夠識別并檢測常用電子元器件；能夠識別新能源汽車的功率變換電路及其拓撲結(jié)構(gòu)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2024/10/919:22學(xué)習(xí)任務(wù)3功率變換電路特點與應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)

知識目標(biāo)：1.能夠描述AC-AC變換電路特點與應(yīng)用；2.能夠描述AC-DC變換電路特點與應(yīng)用；3.能夠描述DC-DC變換電路特點與應(yīng)用；4.能夠描述DC-AC變換電路特點與應(yīng)用。

能力目標(biāo)：1.能夠搭建半波整流電路和波形檢測；2.能夠認識高壓部件功率變換電路結(jié)構(gòu)。

素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和工匠精神；2.培養(yǎng)安全意識和團隊協(xié)作精神；3.培養(yǎng)自我管理和自主學(xué)習(xí)能力。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2024/10/919:22情境導(dǎo)入

情境描述：

你知道車載充電機是如何做到將220V的交流電變換成直流電并給動力電池充電的呢？新能源汽車中還有其他類型的變換器嗎？

情境提示：

新能源汽車車載充電機本質(zhì)是一個AC-DC的整流設(shè)備，能夠?qū)?20V交流電變換成車輛需要的直流電并對動力電池充電。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全知識學(xué)習(xí)

一、AC-AC變換電路特點與應(yīng)用AC-AC變換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，稱為交流（AC）-交流（AC）變換電路，也稱直接變換電路。采用晶閘管等半導(dǎo)體元器件構(gòu)成的AC-AC變換電路可分為兩大類：一類是頻率不變，僅改變電壓大小的AC-AC變換電路，稱為恒頻變壓AC-AC變換電路；另一類是直接將一個較高頻率交流電變?yōu)檩^低頻率交流電的相控方式降頻降壓變換電路，稱為變壓變頻AC-AC變換電路。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全1.交流調(diào)壓電路恒頻恒壓交流（AC）-恒頻變壓交流（AC）變換電路，通常稱為交流調(diào)壓電路，是指由晶閘管等半導(dǎo)體元器件構(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)壓器的控制方式有整周波通斷控制、相位控制和斬波控制三種，波形如圖所示。相位控制交流調(diào)壓又稱相控調(diào)壓，是交流調(diào)壓中的基本控制方式，應(yīng)用最廣。在整周波通斷控制方式中，晶閘管是作為交流開關(guān)使用的，它把負載與電源接通幾個周波，再斷開幾個周波，通過改變通斷比來改變負載上的電壓有效值。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（1）晶閘管單相交流調(diào)壓電路單相交流調(diào)壓電路是三相交流調(diào)壓電路的基礎(chǔ)，和整流電路一樣，交流調(diào)壓電路的工作情況也和負載性質(zhì)有很大的關(guān)系。1）電阻性負載單相交流調(diào)壓電路新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2）電阻-電感性負載(阻感負載)單相交流調(diào)壓電路及其波形阻感負載是交流調(diào)壓電路最具代表性的負載。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）三相交流調(diào)壓電路若把三個單相交流調(diào)壓電路接在對稱的三相電源上，讓其互差2π/3相位工作，則構(gòu)成了三相交流調(diào)壓電路，三相交流調(diào)壓器主電路的連接形式繁多，常見的有星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全三相交流調(diào)壓電路對觸發(fā)脈沖的要求與三相全控橋式整流電路完全相同，即采用雙窄脈沖或?qū)捗}沖觸發(fā)，觸發(fā)脈沖順序也是VTH1-VTH6,依次相差60°，三相的觸發(fā)脈沖應(yīng)依次相差120°，同一相的兩個反并聯(lián)晶閘管觸發(fā)脈沖應(yīng)相差180°。圖是電阻負載星形聯(lián)結(jié)的三相交流調(diào)壓器。交流調(diào)壓電路是靠改變施加到負載上的電壓波形來實現(xiàn)調(diào)壓的，因此分析得到負載電壓波形是最重要的。對星形聯(lián)結(jié)的三相交流調(diào)壓電路中的相來說，只要兩個晶閘管之中有一個導(dǎo)通，則該支路是導(dǎo)通的。從三相來看，任何時候電路只可能是下列三種情況中的一種：三相全不通、三相全導(dǎo)通、其中兩相導(dǎo)通因此，只要能判別各晶閘管的通斷情況，就能確定該電路的導(dǎo)通相數(shù)，也就能得到該時刻的負載電壓值，判別一個周波就能得到負載電壓波形，根據(jù)波形就可分析交流調(diào)壓電路的各種工況。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.交流電力電子開關(guān)把晶閘管反并聯(lián)后串入交流電路中，代替電路中的機械開關(guān)，起接通和斷開電路的作用，這就是交流電力電子開關(guān)。和機械開關(guān)相比，這種開關(guān)響應(yīng)速度快，沒有觸點，壽命長，可以頻繁控制通斷。交流調(diào)功電路也是控制電路的接通和斷開，但它以控制電路的平均輸出功率為目的，其控制手段是改變控制周期內(nèi)電路導(dǎo)通周波數(shù)和斷開周波數(shù)的比值。而交流電力電子開關(guān)并不去控制電路的平均輸出功率，通常也沒有明確的控制周期，而只是根據(jù)需要控制電路的接通和斷開。一般情況下，交流電力電子開關(guān)的控制頻度比交流調(diào)功電路的低得多。例如，電網(wǎng)進行無功功率補償時，工業(yè)應(yīng)用中就是采用交流電力電子開關(guān)來控制電容器的投入與切除，要求器件切換的頻度就不是很高。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全3.交流（AC）-交流（AC）變換電路AC-AC變換電路直接將電網(wǎng)固定頻率的交流電變換為所需頻率的交流電。這種交流裝置稱為AC-AC變頻器，也稱周波變換器，廣泛應(yīng)用于大功率、低轉(zhuǎn)速的交流電動機調(diào)速傳動，也用于電力系統(tǒng)無功補償、感應(yīng)加熱用電源、交流勵磁變速、恒頻發(fā)電機的勵磁電源等。因為沒有中間的直流環(huán)節(jié)，減少了一次能量變換過程，消耗能量少。但這種變頻電路的輸出頻率受到限制，它低于輸入頻率，而且輸出電壓頻率與變頻電路的具體結(jié)構(gòu)有關(guān)。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（1）單相AC-AC變換電路1）電路結(jié)構(gòu)和工作原理單相輸出AC-AC變換電路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。其中一組整流器稱為正組整流器（P組），另外―組稱為反組整流器（N組）。如果正組整流器工作，反組整流器被封鎖，則負載端輸出電壓為上正下負，負載電流i0為正；如果反組整流器工作，正組整流器被封鎖，則負載端得到輸出電壓為上負下正，負載電流i0為負。這樣，只要交替地以低于電源的頻率切換正反組整流器的工作狀態(tài)，則在負載端就可以獲得交變的輸出電壓。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2）變換電路的工作過程AC-AC變換電路的負載可以是阻感負載、電阻負載或阻容負載，也可以是交流電動機負載。如果將阻感負載的AC-AC電路理想化，忽略交流電路換相時u0的脈動分量，就可以把變換電路等效成如圖所示的正弦波交流電源和二極管的串聯(lián)電路，其中交流電源表示變換電路可以輸出交流正弦電壓，二極管體現(xiàn)了交流電路的電流單向性。設(shè)負載阻抗角為ψ，即輸出電流滯后輸出電壓ψ角。兩組變流電路工作時，采取直流可逆調(diào)速系統(tǒng)中的無環(huán)流工作方式，即一組變流電路工作時，封鎖另一組變流電路的觸發(fā)脈沖。整流電路工作是由輸出電流i0方向決定，而與輸出電壓u0極性無關(guān)。變流電路是工作于整流狀態(tài)還是逆變狀態(tài)，則是由輸出電壓方向和輸出電流方向是否相同來確定的。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）三相AC-AC變換電路AC-AC變換電路主要用于交流調(diào)速系統(tǒng)，因此實際使用的主要是三相AC-AC變換器。三相AC-AC變換電路是由三組輸出電壓相位差為120°的單相AC-AC變換電路組成的，電路接線形式主要有兩種，公共交流母線進線方式和輸出星形聯(lián)結(jié)方式，如圖所示。在采用輸出星形聯(lián)結(jié)的三相AC-AC變換電路中，各相輸出的是相電壓，而加在負載上的是線電壓，如果在各相電壓中疊加同樣的直流分量或3倍于輸出頻率的諧波分量，則它們不會在線電壓中反映，也不會加在負載上，利用這一特性可以改善輸入功率因數(shù)并提高輸出電壓。AC-AC變換電路特點為直接一次變換，效率較高；可方便實現(xiàn)四象限工作；低頻輸出波形接近正弦波。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全二、AC-DC變換電路特點與應(yīng)用AC-DC變換電路，是將交流電（AC）變換成直流電（DC）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。20世紀70年代以后，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載之間，用于濾除脈動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。以下介紹AC-DC變換電路常用的不控整流電路和PWM整流電路。1.不控整流電路不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(dāng)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。不控整流電路利用整流二極管的單向?qū)щ娦阅馨淹饧咏涣麟妷鹤優(yōu)橹绷麟妷骸τ诶硐肭闆r，即整流二極管既無慣性又無損耗，因為二極管的開通和關(guān)斷只需幾微秒，對于50Hz電流的半周期而言，可以看作是瞬時完成。以下介紹常見的不控整流電路。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（1）單相半波整流電路（1）單相半波整流電路整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成脈動直流電的電路。半波整流電路是電源電路中一種最簡單的整流電路，它的電路結(jié)構(gòu)最為簡單，由整流變壓器、二極管及負載組成。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）單相橋式整流電路為了克服半波整流電路的缺點，在實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。橋式整流電路是由四個二極管接成電橋的形式構(gòu)成的。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（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電流電路擴展而來。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，另一組接成共陽極，這種整流電路不再需要變壓器中點。三相橋式整流電路工作時，共陰極的三個二極管中，陽極交流電壓最高的那個二極管優(yōu)先導(dǎo)通，而另外兩個二極管因承受反壓處于關(guān)斷狀態(tài)；同理，共陽極的三個二極管中，陰極交流電壓最低的那個二極管優(yōu)先導(dǎo)通，而另外兩個二極管因承受反壓處于關(guān)斷狀態(tài)。在電路工作過程中，共陰極組和共陽極組中各有一個二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，其工作波形如圖所示。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全2.PWM整流電路PWM整流電路由全控性功率開關(guān)器件構(gòu)成，采用脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation，簡稱PWM）控制方式。PWM整流電路也不是傳統(tǒng)意義上的AC-DC變換電路，而是一種能夠?qū)崿F(xiàn)電能雙向變換的電路，當(dāng)PWM整流電路從電網(wǎng)接收電能時，工作于整流狀態(tài)；當(dāng)PWM整流電路向電網(wǎng)反饋電能時，則工作于有源逆變狀態(tài)。根據(jù)不同的分類，PWM整流電路有不同的類型，按電路的拓撲結(jié)構(gòu)和外特性，PWM整流電路可分為電壓型和電流型，兩者的區(qū)別在于直流側(cè)濾波形式的不同，電壓型整流電路采用大電容，電流型整流電路則采用大電感。電壓型PWM整流電路更為廣泛。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（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)用于電力機車交流傳動系統(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，每個橋臂由全控器件和反并聯(lián)的整流二極管組成，其中的串聯(lián)型濾波器的諧振頻率是基波頻率的2倍，從而可以短路交流側(cè)的偶次諧波。新能源汽車電學(xué)基礎(chǔ)與高壓安全（2）三相電壓型PWM整流電路三相電壓型PWM整流電路是最基本的PWM整流電路，應(yīng)