【02】3-1DCDC變換器的認知

1一DC/DC變換器的認知情感1.培養(yǎng)勤于思考、舉一反三的學習習慣；2.培養(yǎng)良好的團隊合作精神。電動汽車電源系統(tǒng)的組成部件講授法、自主學習法、探究法、小組討論法教材、網(wǎng)絡資源、教學視頻、相關PPT，多媒體教室一DC/DC變換器的認知[知識學習]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[技能訓練]1.DC/DC變換器的認知教學過程主主要教學內(nèi)容及步驟教師活動學生活動教學目標2章節(jié)案例導入：你作為一名新能源汽車售后服務客戶需要你向她詳細介紹DC/DC變換器的【二】新授任務一DC/DC變換器的認知知識目標力目標DC(DirectCurrent)表示的是直流電源，例如干電池或車載電池之類。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。若通過一個轉(zhuǎn)換器能將一個直流電壓 (330V)轉(zhuǎn)換成其他的直流電壓(42V或12V)，們稱這個轉(zhuǎn)換器為DC/DC變換器，或稱之為開關電源或開關調(diào)整器。例如，把在一個時間段允許10V通過，另一時間段內(nèi)不允許10V通過(等v波，只要電容足夠大，其結(jié)果就等于將中間的那個脈沖波形進行微積分，而輸出一個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，如果單針對控制芯片，是不能判斷其優(yōu)劣的。其外圍電路的元器件特性，和基板應進行綜合判斷。的視頻標對DC/DC的解對DC/DC的組成的講解聽講、思考聽講、思考聽講、思考聽講、思考培養(yǎng)對本節(jié)課內(nèi)容學習總體認知組成有總體認知3DC/DC變換器將高壓直流變換成低壓14V直流電供整車的低壓負載使用，且可以對低壓鉛酸DC/DC的功能聽講、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為例，一般采用燃料電池組和動力蓄電池的混合動力系統(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)動直流電機在小功率直流電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)向，制動等輔助DCDC供電。DC/DC變換是將原直流電通過調(diào)整其PWM (占空比)來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，簡稱脈寬調(diào)制。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實現(xiàn)開關穩(wěn)壓電源輸出講解、分析聽講、思考工作原理4電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制脈沖寬度調(diào)制(PWM)是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時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進圖3-3脈沖寬度調(diào)制(PWM)方式PWM的一個優(yōu)點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)開關脈沖寬度一定，通過改變脈沖輸出的時間，使輸出電壓達到穩(wěn)定。講解、分析聽講、思考掌握DC/DC2:PWM(脈沖寬度調(diào)制)調(diào)制方式開關脈沖的頻率一定，通過改變脈沖輸出寬度，使輸出電壓達到穩(wěn)定。PWM控制型效率高并具有良好的輸出電壓數(shù)碼相機、便攜式媒體播放器等產(chǎn)品中。在電路類型分類上屬于斬波電路。個DC/DC的主體。一個典型的全橋型DC/DC變換器主電路拓撲如圖料例舉直觀認識DC/料例舉回路，在輸出端得到一個需要的輸出電壓。原邊主要依靠控制器調(diào)制特定占空比的PWM波，用以驅(qū)動四個開關管按照既定的順序和時間開閉，從而實現(xiàn)電流逆變過程。原邊輸入電壓可以通過6比減小輸出電壓減小。頻率則可以通過調(diào)節(jié)開關以實現(xiàn)電氣隔離，又可以起到電壓調(diào)節(jié)的作用。一個固定的原邊線圈匝數(shù)，副邊改變匝數(shù)，即可得到不同的電壓等級。變壓器的輸入，是經(jīng)過左側(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)動模塊對于控制芯片輸出的四路PWM驅(qū)動信號來說，并不能直接驅(qū)動四個功率開關管。所以，一般來說，開關電源是需要配套一個驅(qū)動電路來驅(qū)動功率開關管。驅(qū)動電路種類很多，主要由以下種:直接耦合型：控制芯片的每一路輸出PWM驅(qū)動信號經(jīng)過由兩個三極管組成的放大電路來驅(qū)接耦合型的基礎上加上了一個脈沖變壓器，實現(xiàn)動功率開關管，很多公司研制出驅(qū)動芯片，驅(qū)動隨著芯片的小型化發(fā)展，現(xiàn)在的驅(qū)動芯片體積非常主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，利用輸出電壓進行校正，是單環(huán)反饋模式，輸出電壓采樣與輸入基準電壓比較，得到的輸出信號與一鋸齒波PWM信號。電壓控制模式設計以和運用都比較簡單，但是電壓控制模式?jīng)]有應比較差。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)換成了電感的瞬時電流與一個小鋸齒波的疊加。但是電感的瞬時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)的輸出信號作為基準電流與電感電流的反饋信號比較。設置誤差放大器，可以平均化輸入電流的一些高頻分量，輸出的經(jīng)過平均化處理的電流，再與芯片產(chǎn)生的鋸齒波進行比較，輸出合適電感電流和電容電壓因此需要對兩個變量都要進行PID整定，一個典型的控制流程如下圖所示?？刂颇K是由兩個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參考電壓，設計合理的參數(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行反饋電路的設計時，把電流環(huán)是看作電壓環(huán)的解DC/DC變換器概述混合動力新能源汽車的動力源是依靠內(nèi)燃機以及電動機共同作用，它綜合了新能源汽車和傳統(tǒng)汽的過程中一定會頻頻的加速、減速，所以電壓的圍很大，此時引入DC/DC變換器，可以使電動機的性能不被電池中的電能驅(qū)動大大損耗，8電能可以轉(zhuǎn)化為機械能，所以對應的，機械能也質(zhì)上就是一個雙向DC/DC變換器代替了2個單向的DC/DC變換器，新能源汽車雙向充放在前行的道路上也不可避免的會遇到一些司題，比如說接入電網(wǎng)：當新能源汽車發(fā)展到一定規(guī)模后，在社會上逐步普及，它在工作運行后需要充電，小范圍的充電可以解決，但大規(guī)模的新能源汽車充電的直接成本過高，最好的解決手段就是接入電網(wǎng)，這可以說是一種嶄新的嘗試，所以將對電網(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)削峰填谷從而達到提高系統(tǒng)能源綜合利用效率的目的，這是優(yōu)勢。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，為了實現(xiàn)能量雙向流動，最為簡單的方法就是將兩個單向DC-DC變換器反并聯(lián)構(gòu)成雙向變換器，但是，為了避免整個系統(tǒng)復雜的結(jié)構(gòu)還有成本過高，雙向DC-DC變換器用功率開關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系統(tǒng)的工作效率，且大大降低了系統(tǒng)成本的優(yōu)勢，在相關領域中也獲得了相當多的注視和研究，研究者們順應發(fā)展趨勢，擴大雙向DC.DC變換器的應該范圍，取得的成果也頗為豐盛。其中，在航天領將雙向DC/DC變換器和電源結(jié)合使用，提高了利用率，降低了預算成本；在新能源領域，能量是雙向流動不僅節(jié)約了時間，還大大提高了工作效率。綜上，雙向變換器成為了一個熱門研究，且被越來越多學者所關注。雙向DC/DC變換器也會應用于和我們生活很接近的事物中，如在直流側(cè)并聯(lián)雙向變換儲能系統(tǒng)，在電梯回饋能它將能量存儲在超級電容中，為電梯啟動、加速電阻消耗電梯回饋的峰值能量相比較，它的優(yōu)點在于不但減少了電能的損耗，也減少了對電網(wǎng)的沖擊。在國內(nèi)外，雙向變換器的發(fā)展均有很大的發(fā)展前景。美國國家電力電子系統(tǒng)中心的研究員采取了雙全橋拓撲結(jié)構(gòu)的雙向DC/DC變換器，為了可以更好的模擬控制，功率達到了1.6kW，不足之處在于其結(jié)構(gòu)較復雜，控制性能也一般。除此之外，美國密歇根州立大學和麻省理工大學聯(lián)手把研究重點放在了雙向變換器在太陽能發(fā)電和就是希望它的效率也變高。用前進。從工作原理來看，蓄電池相當于燃油車的油箱，電動機相當于燃油車的發(fā)動機。由于純電動汽車只配置了蓄電池組，結(jié)構(gòu)比較簡單，其傳3-8所示。解觀看、思考變換器在新能源汽車上由于國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)起步較晚，加之處于成本和體積因素的考慮，許多國產(chǎn)品牌的新能源汽車上的動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，因此帶來新能源汽車續(xù)航里程的縮在新能源汽車的動力電源系統(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)中的應用框圖。當新能源汽車在行駛時，需要啟動、加速、爬坡，此時雙向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，當新能源汽車在減速或者制動、下坡滑行提高新能源汽車的續(xù)航里程以及效率。因此，新能源汽車雙向DC/DC變換器主要有以下幾個指(1)高轉(zhuǎn)換效率：當變換器兩端電壓或者電切斷電路，確保乘車人安全。(4)高的動態(tài)響應：要求其具有良好的動態(tài)DCDC汽車的應用進而對節(jié)約能源具有重要意義。十、實施步驟解典型純電動系統(tǒng)的特點與組成部件認知組長，組長對小組成員進行任務分配。以小組為實訓室的DC/DC變換器配置，對完成1.典型純電動汽車DC/DC系統(tǒng)的特點與組成部件認知1)弄清比亞迪E6純電動汽車DC/DC系統(tǒng)的組成，包括主電路，驅(qū)動模塊及控制模塊，掌握①作為能