汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 課件 學(xué)習(xí)領(lǐng)域五 驅(qū)動電機(jī)認(rèn)識及控制電路檢測

學(xué)習(xí)領(lǐng)域五

電力電子元器件認(rèn)識與檢測

電子元件場效應(yīng)管和IGBT被廣泛應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域中。場效應(yīng)管的功能相當(dāng)于電路中的“繼電器”，控制單元根據(jù)各傳感器的信號運算后，輸出相應(yīng)電壓信號，從而控制場效應(yīng)管導(dǎo)通或者斷開，實現(xiàn)控制對應(yīng)電路模塊。IGBT，其主要應(yīng)用是將大功率直流電轉(zhuǎn)化成交流電。本次學(xué)習(xí)任務(wù)通過學(xué)習(xí)場效應(yīng)管、IGBT的原理，完成場效應(yīng)管質(zhì)量檢測和搭建IGBT功率管特性的電路，分析場效應(yīng)管、IGBT的工作特性和作用。學(xué)習(xí)任務(wù)1

場效應(yīng)管目錄CONTENTS學(xué)習(xí)任務(wù)2

IGBT1.能講述場效應(yīng)晶體管、IGBT的工作原理。2.能講述場效應(yīng)晶體管開關(guān)作用。3.能講述IGBT的工作原理。知識目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)技能目標(biāo)1.能檢測出場效應(yīng)晶體管的質(zhì)量。2.能分析與驗證場效應(yīng)晶體管、IGBT的工作特性。1.規(guī)范實訓(xùn)7S管理，養(yǎng)成良好的新能源汽車維修職業(yè)素養(yǎng)；2.培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊合作能力；3.崇尚勞動，形成敢創(chuàng)新，敢挑戰(zhàn)，愛崗敬業(yè)的職業(yè)精神。

一輛純電動轎車，已行駛了12萬公里，因電機(jī)故障進(jìn)4S店檢查。通過汽車維修技師拆解，發(fā)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動電路的場效應(yīng)管損壞。請你根據(jù)專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完成場效應(yīng)晶體管質(zhì)量和特性的檢測。

新能源汽車的空調(diào)壓縮機(jī)出現(xiàn)故障，需要對IGBT特性電路進(jìn)行檢測。請你按照專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行IGBT特性電路搭建與檢測。場效應(yīng)管任務(wù)1知識鏈接科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力——鄧小平場效應(yīng)管的概述、結(jié)構(gòu)與符號01知識點1.場效應(yīng)管的概述

場效應(yīng)晶體管簡稱場效應(yīng)管，是利用控制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)體器，屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。具有輸入電阻高、噪聲小、功耗低、動態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點。場效應(yīng)管分為結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）和絕緣柵場效應(yīng)管（MOS管）兩大類。2.場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)與符號圖5-1-1場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)

場效應(yīng)管有三個電極：分別是漏極D、柵極G和源極S，如圖5-1-1所示，相當(dāng)于三極管的集電極、基極和發(fā)射極。場效應(yīng)管與三極管類似，也分有兩種：N溝道器件和P溝道器件，其主要作用是用柵極G的輸入電壓來控制漏極D和源極S之間的導(dǎo)通或截止。場效應(yīng)管的工作原理02知識點1.場效應(yīng)管的工作原理

以N溝道的場效應(yīng)管為例說明其工作原理：場效應(yīng)管的柵極沒有電壓輸入，漏極連接電源正極，源極連接電源負(fù)極，如圖5-1-2所示。此時，漏極的N型半導(dǎo)體材料與P型半導(dǎo)體材料構(gòu)成了PN結(jié)的反向偏置。在源極與漏極之間不會有電流流過，令場效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)。圖5-1-2場效應(yīng)管截止

當(dāng)柵極接通正電壓時，如圖5-1-3所示，由于電場的作用，把P型半導(dǎo)體內(nèi)的負(fù)電子吸收出來，并且使自由電子匯集在漏極與源極之間的P型半導(dǎo)體附近，有利于源極與漏極的連通。最后由于漏極與源極存有電壓差，電子定向流動，使源極和漏極之間有電流流動。

圖5-1-3場效應(yīng)管導(dǎo)通

場效應(yīng)管的特性03知識點1.場效應(yīng)管的輸出特性曲線功率MOSFET的輸出特性如圖5-1-4所示，分為三個工作區(qū)：截止區(qū)、飽和區(qū)和非飽和區(qū)。

圖5-1-4功率MOSFET的轉(zhuǎn)移特性及輸出特性示意圖

2.場效應(yīng)管的開關(guān)特性實控制應(yīng)用中，場效應(yīng)管一般作為電控開關(guān)來使用。如圖5-1-5所示，當(dāng)控制單元輸出信號為高電平時，場效應(yīng)管的漏極與源極導(dǎo)通，相當(dāng)于閉合的開關(guān)，負(fù)載直接與電源接通；當(dāng)控制單元輸出信號低電平時，場效應(yīng)管的漏極與源極截止，相當(dāng)于閉合的斷開，電路可以視為開路。圖5-1-5場效應(yīng)管的開關(guān)特性

場效應(yīng)管與三極管、繼電器的區(qū)別04知識點1.場效應(yīng)管與三極管的區(qū)別1.場效應(yīng)管的源極S、柵極G、漏極D分別對應(yīng)于三極管的發(fā)射極E、基極B、集電極C，它們的作用相似。2.三極管屬于電流驅(qū)動型，其放大功能是通過基極的電流來實現(xiàn)的，如圖5-1-6所示。場效應(yīng)管屬于電壓驅(qū)動型，柵極電阻極大，可以視為沒有電流經(jīng)過，所有不消耗電流。場效應(yīng)管通過電壓形成一條電子通道，使漏極和源極導(dǎo)通，從而實現(xiàn)電流放大功能。柵極的電壓越高，導(dǎo)通的電流越大，但同時柵極不消耗電流。所以相對于三極管，場效應(yīng)管的有以下的優(yōu)點：電流消耗量少，導(dǎo)通響應(yīng)速度迅速。1.場效應(yīng)管與三極管的區(qū)別3.場效應(yīng)管和三極管均可組成各種放大電路和開路電路，但由于前者制造工藝簡單，且具有耗電少，熱穩(wěn)定性好，工作電源電壓范圍寬等優(yōu)點，因而被廣泛用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中。4.三極管導(dǎo)通電阻大，場效應(yīng)管導(dǎo)通電阻小，只有幾百毫歐姆，在現(xiàn)在的用電器件上，一般都用場效應(yīng)管做開關(guān)來用，它的效率是比較高的。2.場效應(yīng)管與繼電器的區(qū)別場效應(yīng)管與繼電器功能相似，實際上都是用小電流去控制大電流運作的一種“開關(guān)”。一般情況下，場效應(yīng)管的柵極與控制單元的引腳連接，根據(jù)控制單元的輸出信號來執(zhí)行通斷動作。但是場效應(yīng)管通斷的變化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比繼電器快，一秒鐘可以切換上萬次通斷，能夠快速響應(yīng)汽車的工況變化。場效應(yīng)管的使用優(yōu)勢05知識點1.場效應(yīng)管的使用優(yōu)勢1.場效應(yīng)管是電壓控制元件，而三極管是電流控制元件，在只允許從信號源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場效應(yīng)管；而在信號電壓較低，又允許從信號源取較多電流的條件下，應(yīng)選用三極管。2.場效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱之為單極型器件，而三極管是既有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電，被稱之為雙極型器件。3.有些場效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比三極管好。4.場效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用任務(wù)實施工作計劃天行健，君子以自強(qiáng)不息?！吨芤住では蟆?.制定工作計劃步驟工作內(nèi)容負(fù)責(zé)人1填寫自評表全部人23452.列出需要的實訓(xùn)板、工具、耗材和器材清單序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注12345決

策業(yè)精于勤,荒于嬉;行成于思,毀于隨?！n愈《進(jìn)學(xué)解》各組派代表闡述工作計劃01對他組工作計劃提出自己不同看法02教師點評，提出指導(dǎo)性意見03決策選出較優(yōu)工作計劃04工作實施君子博學(xué)而日參省乎己，則知明而行無過矣——荀子《勸學(xué)》1.按照本組制定的計劃開展工作（1）領(lǐng)取實訓(xùn)積木板及材料；（2）認(rèn)識與檢查實訓(xùn)積木板；（3）各組員分工合作完成工作任務(wù)。安全生產(chǎn)規(guī)范操作節(jié)約能源2.實訓(xùn)任務(wù)場效應(yīng)管元件測量及特性參數(shù)測量。安全生產(chǎn)規(guī)范操作節(jié)約能源數(shù)字萬用表可調(diào)鋰電池模塊場效應(yīng)管元件板

場效應(yīng)管元件測量及特性參數(shù)測量3.實訓(xùn)步驟（1）領(lǐng)取實訓(xùn)積木板及材料場效應(yīng)管特性板直流電流表直流電壓表

場效應(yīng)管元件測量及特性參數(shù)測量（2）場效應(yīng)管特性檢測電路及線路連接場效應(yīng)管特性檢測電路線路連接圖場效應(yīng)管元件測量及特性參數(shù)測量場效應(yīng)管元件測量及特性參數(shù)測量序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄1電路板基本檢查1.檢查電路板外觀和電子元件2.檢查鋰電池模塊□檢查電路板外觀無劃傷、損壞□檢查可調(diào)鋰電池模塊是否正?！鯔z查實訓(xùn)電路板是否正常2模塊設(shè)備連接根據(jù)線路連接圖連接各模塊（注意接線習(xí)慣，正極用紅色，負(fù)極用黑色）（3）具體實訓(xùn)流程場效應(yīng)管元件測量及特性參數(shù)測量序號質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄3場效應(yīng)管元件測量及特性參數(shù)測量序號質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄4場效應(yīng)管元件測量及特性參數(shù)測量序號質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄5場效應(yīng)管元件測量及特性參數(shù)測量序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄67S管理1.對使用的模塊檢查、清潔、歸位；2.對工位進(jìn)行清潔、整理；3.對使用的設(shè)備進(jìn)行檢查、清潔、歸位。□檢查使用的模塊外觀是否損壞、刮花；□清潔工位；□工具、設(shè)備清點歸位。自評組間互評教師評價學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆。

——孔子《論語》評價反饋一、選擇題1.場效應(yīng)管是用（）控制漏極電流的。A、柵極極電流B、柵極電壓C、漏極電流D、漏極電壓2.場效應(yīng)管與（）的功能類似。A、電容B、繼電器C、線圈D、電池3.場效應(yīng)管本質(zhì)上是一個（）。A、電流控制電流的元件B、電壓控制電壓的元件C、電壓控制電流的元件D、電壓控制電壓的元件4.下面哪一種儀器可以檢測場效應(yīng)管。（）。A、數(shù)字萬用表B、解碼器C、電流鉗D、電子板5.在實驗控制電路中場效應(yīng)管可以理解為。（）A、電阻B、開關(guān)C、電源D、電容二、判斷題1.場效應(yīng)管是一種單極型半導(dǎo)體器件。（）2.場效應(yīng)管屬于電流控制型器件。（）3.場效應(yīng)管在汽車電路中用作開關(guān)作用，控制執(zhí)行器工作。（）4.場效應(yīng)和繼電器的作用是一樣的，兩者可以替換。（）5.場效應(yīng)管可以用萬用表測量好壞。（）IGBT任務(wù)2知識鏈接科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力——鄧小平IGBT的概述與內(nèi)部結(jié)構(gòu)01知識點1.IGBT的概述IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，即絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的半導(dǎo)體器件，同時具有高輸入阻抗和低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點，非常適合應(yīng)用于新能源汽車的電機(jī)驅(qū)動器系統(tǒng)，如圖5-1-7所示為單管分立IGBT元件。IGBT模塊是由IGBT(絕緣柵雙極型晶體管芯片)與FWD(二極管芯片)通過特定的電路封裝而成的模塊，一般所說的IGBT也指IGBT模塊，如圖5-1-8所示。

圖5-1-7單管分立IGBT元件

圖5-1-8IGBT模塊2.IGBT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖5-1-9是IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，N+區(qū)域稱為源區(qū)，源區(qū)中引出的電極稱為源極，即發(fā)射極E。IGBT的控制電極稱為柵極，即門極G。P+區(qū)域稱為漏區(qū)，附于漏區(qū)上的電極稱為漏極，即集電極C。IGBT的電路符號如圖5-1-10所示。

IGBT的工作原理02知識點IGBT的等效電路如圖5-1-11所示。如果在IGBT的門極和發(fā)射極之間加上驅(qū)動電壓，使得場效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，則三極管的基極導(dǎo)通，從而三極管的集電極和發(fā)射極也處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時IGBT相當(dāng)于閉合的開關(guān)。如果IGBT的門極和發(fā)射極之間電壓為0V，使得場效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)，則三極管基極電流也截止，此時IGBT相當(dāng)于斷開的開關(guān)。

圖5-1-11IGBT等效電路IGBT引腳的檢測識別03知識點

用萬用表歐姆檔測量IGBT時，某一極與其他兩極的阻值都顯示為無窮大，如果調(diào)換表筆后該極與其他兩極的阻值仍為無窮大，則可以判斷此極為門極。其余的兩極再使用萬用表測量，如果測得的阻值為無窮大，調(diào)換表筆后測量阻值比較小。則在測量阻值較小的一次中，可以判斷紅表筆接的為集電極，黑表筆接的為發(fā)射極。IGBT開關(guān)應(yīng)用的原理04知識點

IGBT的有3個接口，其中集電極、發(fā)射極連接在強(qiáng)電電路上，門極連接控制單元的輸出引腳。當(dāng)控制單元對門極輸出一個高電平信號，集電極與發(fā)射極之間就處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于閉合開關(guān)；當(dāng)控制單元對門極輸出一個低電平信號，集電極與發(fā)射極之間就處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于斷開開關(guān)，如圖5-1-12所示，IGBT開關(guān)控制電路。圖5-1-12IGBT開關(guān)控制電路IGBT與場效應(yīng)管的區(qū)別05知識點

IGBT與場效應(yīng)管相似，作用相當(dāng)于是個“繼電器”，通過控制門極高低電平來控制集電極與發(fā)射極的導(dǎo)通或截止。場效應(yīng)管和IGBT都可以用高低電平信號來控制電路通斷。但I(xiàn)GBT的優(yōu)點是：在高電流高電壓的環(huán)境下，IGBT作為電子開關(guān)切換通斷的速度是最迅速的，一秒鐘內(nèi)可以達(dá)到開關(guān)幾萬次，更能滿足汽車逆變器的工作要求。IGBT在新能源汽車上的應(yīng)用06知識點IGBT模塊大約占電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)成本的50%，而電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)大約占整車成本的15%-20%，是除電池之外成本最高的元件，也決定了整車的驅(qū)動性能。

IGBT的主要作用是交流電和直流電的相互轉(zhuǎn)換，同時IGBT還承擔(dān)高低電壓相互轉(zhuǎn)換的功能。例如充電時外界輸入的是交流電，需要通過IGBT把低壓的220V電壓轉(zhuǎn)變成高壓直流電給電池組充電；電池放電的時候，通過IGBT把高壓直流電轉(zhuǎn)變成交流電機(jī)所需要的低壓交流電。圖5-1-13是IGBT在新能源汽車上的應(yīng)用示意圖。圖5-1-13IGBT在新能源汽車上的應(yīng)用任務(wù)實施工作計劃天行健，君子以自強(qiáng)不息?！吨芤住では蟆?.制定工作計劃步驟工作內(nèi)容負(fù)責(zé)人1填寫自評表全部人23452.列出需要的實訓(xùn)板、工具、耗材和器材清單序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注12345決

策業(yè)精于勤,荒于嬉;行成于思,毀于隨?！n愈《進(jìn)學(xué)解》各組派代表闡述工作計劃01對他組工作計劃提出自己不同看法02教師點評，提出指導(dǎo)性意見03決策選出較優(yōu)工作計劃04工作實施君子博學(xué)而日參省乎己，則知明而行無過矣——荀子《勸學(xué)》1.按照本組制定的計劃開展工作（1）領(lǐng)取實訓(xùn)積木板及材料；（2）認(rèn)識與檢查實訓(xùn)積木板；（3）各組員分工合作完成工作任務(wù)。安全生產(chǎn)規(guī)范操作節(jié)約能源2.實訓(xùn)任務(wù)電容充放電特性實訓(xùn)安全生產(chǎn)規(guī)范操作節(jié)約能源3.實訓(xùn)步驟（1）領(lǐng)取實訓(xùn)積木板及材料可調(diào)電壓鋰電池模塊IGBT功率管特性實訓(xùn)版直流電流表三個

IGBT功率管特性參數(shù)測量直流電壓表兩個

（2）IGBT功率管特性檢測電路及線路連接二極管特性檢測電路線路連接圖IGBT功率管特性參數(shù)測量IGBT功率管特性參數(shù)測量序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄1電路板基本檢查檢查IGBT功率特性實訓(xùn)板□檢查電路板外觀無劃傷、損壞□檢查可調(diào)鋰電池模塊是否正常□檢查實訓(xùn)電路板是否正常2模塊設(shè)備連接根據(jù)線路連接圖連接各模塊（注意接線習(xí)慣，正極用紅色，負(fù)極用黑色）□根據(jù)線路圖連接電路并完成以下填空鋰電池正極連接IGBT功率特性實訓(xùn)板端子鋰電池負(fù)極連接IGBT功率特性實訓(xùn)板端子□連接完畢后檢查IGBT功率特性實訓(xùn)板開關(guān)是否正?！踹B接完畢后檢查電壓表、電流表顯示器是否顯示正常（3）具體實訓(xùn)流程（1）場效應(yīng)管元件的認(rèn)知與測量序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄3IGBT功率管特性參數(shù)測量接通電路，通過調(diào)節(jié)電位器觀察燈泡亮度，并進(jìn)行分析□檢查各模塊正負(fù)極是否連接正確□檢查無誤后，打開可調(diào)鋰電池模塊電源、電流表、電壓表□從左至右旋轉(zhuǎn)電位器，門極電壓VGE上升到

V時，燈泡開始亮，此時電路電流為

A，原因是

。

□當(dāng)門極電壓繼續(xù)增大，集電極與發(fā)射極之間電壓仍然接近于

V，電流變化不大。□結(jié)論：通過這個實訓(xùn)我們可以得出IGBT的柵極施加一定的電壓后，可以控制IGBT從

（斷開/閉合）狀態(tài)變?yōu)?/p>

（斷開/閉合）狀態(tài)，等效為一個電壓控制的

的特性。（1）場效應(yīng)管元件的認(rèn)知與測量序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄47S管理1.對使用的模塊檢查、清潔、歸位；2.對工位進(jìn)行清潔、整理；3.對使用的設(shè)備進(jìn)行檢查、清潔、歸位?！鯔z查使用的模塊外觀是否損壞、刮花；□清潔工位；□工具、設(shè)備清點歸位。自評組間互評教師評價學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆。

——孔子《論語》評價反饋一、判斷題1.IGBT可以作為電子開關(guān)來使用。（）2.IGBT的有3個極，分別是集電極、發(fā)射極和基極。（）3.IGBT作為開關(guān)使用時，有響應(yīng)速度快的優(yōu)點。（）4.IGBT可以用場效應(yīng)管或者三極管替代。（）5.通過控制IGBT發(fā)射極的電平，間接控制集電極與發(fā)射極的導(dǎo)通或截止。（）二、單選題1.IGBT又稱為（）。A、絕緣柵雙極型晶體管B、三極管C、場效應(yīng)管D、MOS管2.IGBT的圖形符號是（）。

AB

CD3.IGBT作為電控開關(guān)時，可以類比為（）。A、繼電器B、二極管C、電阻D、電容4.在IGBT的（）之間加上驅(qū)動電壓，則IGBT的發(fā)射極與集電極處于導(dǎo)通狀態(tài)。A、柵極與集電極B、柵極與發(fā)射極C、集電極與發(fā)射極D、A、B、C都正確5.某一極與其他兩極的阻值都為無窮大，則可以判斷此極為（）。A、柵極B、發(fā)射極C、集電極D、無法確定謝謝欣賞學(xué)習(xí)領(lǐng)域五

電壓變換電路的認(rèn)識與檢測

功率變換技術(shù)是新能源汽車的調(diào)速和轉(zhuǎn)向等動力控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，當(dāng)中的電壓轉(zhuǎn)換電路包括AC/AC、AC/DC、DC/DC以及DC/AC電路。本次任務(wù)通過學(xué)習(xí)電壓轉(zhuǎn)換電路完成搭建相關(guān)電路控制要求的電路。學(xué)習(xí)任務(wù)1能實現(xiàn)AC/AC、AC/DC電路控制要求目錄CONTENTS學(xué)習(xí)任務(wù)2

能實現(xiàn)DC/DC、DC/AC電路控制要求1.能講述AC/AC變換電路的原理與應(yīng)用。2.能講述AC/DC變換電路的原理與應(yīng)用。3.能講述DC/DC變換電路的原理與應(yīng)用。4.能講述DC/AC變換電路的原理與應(yīng)用。知識目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)技能目標(biāo)1.能夠識別AC/AC、AC/DC變換電路。2.能檢測并分析AC/AC變換電路的波形。3.能夠識別DC/DC、DC/AC變換電路。4.能檢測并分析DC/DC變換電路的波形。1.規(guī)范實訓(xùn)7S管理。2.培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊合作能力。3.培養(yǎng)刻苦耐勞的意志品質(zhì)。4.崇尚勞動，形成敢創(chuàng)新，敢挑戰(zhàn)，愛崗敬業(yè)的職業(yè)精神。

新能源汽車的DC-DC轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)故障，需要對DC-DC電路檢測，請你按照專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范進(jìn)行DC-DC控制要求的電路搭建與檢測。能實現(xiàn)AC/AC及AC/DC電路控制要求任務(wù)1知識鏈接科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力

——鄧小平AC/AC變換電路01知識點1.AC/AC變換電路的概述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-交流變換電路，也稱直接變換電路。2.AC/AC變換電路的分類采用晶閘管等電力半導(dǎo)體器件構(gòu)成的交流―交流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交流―交流變換電路，稱為恒頻變壓交流―交流變換電路，常稱為交流調(diào)壓電路；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，稱為變壓變頻交流―交流變換電路。3.交流調(diào)壓電路交流調(diào)壓電路是指由晶閘管等電力電子器件構(gòu)成的交流調(diào)壓控制裝置；其調(diào)壓功能通過控制來實現(xiàn)。交流調(diào)壓器的調(diào)壓方式有三種：（1）通-斷控制改變通斷時間的比例，實現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。特點：簡單，對電網(wǎng)有較大的負(fù)載脈動。（2）相位控制晶閘管控制和相控整流一樣，在選定的控制角上使負(fù)載與電源接通，也可以通過相控和也可以通過相控和提前強(qiáng)迫換流實現(xiàn)扇形控制，控制角不同，其輸出電壓也不同。特點：交流調(diào)壓的基本形式，應(yīng)用較多。（3）斬波控制把正弦波電壓斬成若干個脈沖電壓，改變導(dǎo)通比實現(xiàn)電壓。特點：功率因數(shù)高，低次諧波低，應(yīng)用較多。三種控制方式的輸出電壓波形如圖5-2-1所示圖5-2-1交流調(diào)壓三種控制方式的輸出電壓波形

用晶閘管組成的交流調(diào)壓電路，可以方便地調(diào)節(jié)輸出電壓有效值。它可用于電爐溫度控制、燈光調(diào)節(jié)、異步電動機(jī)減壓軟起動和調(diào)壓調(diào)速等，也可以用作調(diào)節(jié)變壓器一次電壓，其二次側(cè)多為直流低電壓、大電流或高壓、小電流負(fù)載，而且負(fù)載功率一般不超過500kW。使用這種方法，可使變壓器二次側(cè)的整流裝置避免使用大容量晶閘管，只需二極管整流即可，有利于增大二次電流或二次電壓，用晶閘管在一次側(cè)調(diào)壓，省去了效率低下的調(diào)壓變壓器，有利于簡化結(jié)構(gòu)、降低成本和提高可靠性。晶閘管交流調(diào)壓電路與調(diào)壓變壓器相比，具有體積小、重量輕、效率高和成本低等優(yōu)點，是調(diào)壓變壓器的理想替代產(chǎn)品之一。4.交流調(diào)壓電路的工作原理（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(fù)載性質(zhì)有很大的關(guān)系。1）電阻性負(fù)載單相交流調(diào)壓電路圖5-2-2是電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路圖及其波形。其中圖5-2-2（a）為主電路，采用晶閘管VTH1和VTH2反并聯(lián)連接，也可以用一個雙向晶閘管VTH代替，與負(fù)載電阻RL串聯(lián)接到交流電源U1上。圖5-2-2（b）給出了移相角為α的輸出電壓u0波形，可以看出負(fù)載電壓波形是電源電壓波形的一部分，負(fù)載電流（電源電流）和負(fù)載電壓的波形相同。（a）電路（b）波形圖5-2-2電阻負(fù)載單相交流調(diào)壓電路圖及其波形

2）電阻-電感性負(fù)載(阻感負(fù)載)單相交流調(diào)壓電路及其波形如圖5-2-3所示，阻感負(fù)載是交流調(diào)壓電路最具代表性的負(fù)載。（a）電路（b）U1波形

（c）igl波形

（d）igl2波形

（e）i0波形

（f）u0波形圖5-2-3阻感負(fù)載單相交流調(diào)壓電路及其波形（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)，如圖5-2-4所示。（a）帶有中性線星形聯(lián)結(jié)

（b）無中性線星形聯(lián)結(jié)

（c）晶閘管三角形聯(lián)結(jié)圖5-2-4三相交流調(diào)壓器主電路聯(lián)結(jié)

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°。如圖5-2-5所示為電阻負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相交流調(diào)壓器。圖5-2-5電阻負(fù)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(fù)載上的電壓波形來實現(xiàn)調(diào)壓的，因此分析得到負(fù)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：1）三相全不通，調(diào)壓電路開路，每相負(fù)載的電壓都為零。2）三相全導(dǎo)通，調(diào)壓電路直通，則每相負(fù)載的電壓是所接相的相電壓，稱為第一類工作狀態(tài)。3）其中兩相導(dǎo)通，在電阻負(fù)載時，導(dǎo)通相負(fù)載上的電壓是該兩相線電壓的1/2，非導(dǎo)通相負(fù)載的電壓為零，稱為第二類工作狀態(tài)。在電動機(jī)類負(fù)載時，則可由電動機(jī)的約束條件（電機(jī)方程）來推得各相的電壓值。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(fù)載電壓值，判別一個周波就能得到負(fù)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。AC/DC變換電路02知識點1.AC/DC變換電路概述AC/DC變換電路，是將交流電源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。常用的整流電路有：單相半波整流電路、單相橋式整流電路、三相橋式整流電路和PWM整流電路。以下介紹最常用的PWM整流電路。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?fù)浣Y(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。（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整流電路圖5-2-6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。圖5-2-6單相電壓型PWM整流電路

（2）三相電壓型PWM整流電路三相電壓型PWM整流電路如圖5-2-7所示。這是最基本的PWM整流電路，應(yīng)用也最廣泛。U為交流側(cè)電源電壓，i為交流側(cè)電源電流，L為電抗器即電路的電感，C為直流側(cè)濾波電容。圖5-2-7三相電壓型PWM整流電路

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，輸出電流電壓不變，開關(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，忽略整流電路輸出交流電壓的諧波，變換器可以看作是可控正弦三相電壓源，它和正弦的電源高電壓共同作用于輸入電感，產(chǎn)生正弦電流波形，適當(dāng)控制整流電路輸出電壓的間隔值和相位，就可以獲得所需大小和相位的輸入電流。（3）三相電流型PWM整流電路三相電流型PWM整流電路用于穩(wěn)定輸出電流使輸出特性為電流源特性，利用正弦調(diào)制方式控制直流電流在各開關(guān)器件上的分配，使交流電流波形接近正弦波，且和電源電壓同相位，交流側(cè)電容的作用是濾除與開關(guān)頻率相關(guān)的高次諧波。三相電流型PWM整流電路如圖5-2-8所示。圖5-2-8三相電流型PWM整流電路

PWM整流電路改善了傳統(tǒng)晶閘管相控整電路中交流側(cè)諧波電流較大、深度相控時功率因數(shù)較低的缺點。PWM整流電路采用全控器件可以實現(xiàn)理想化的交直流變換，具有輸出直流電壓可調(diào)，交流側(cè)電流波形為正弦、功率因數(shù)可調(diào)、可雙向變換等優(yōu)點。電流型整流電路也有缺點，流側(cè)電感的體積、質(zhì)量和功耗較大；常用的全控器件都是雙向?qū)ǖ?，使主電路通態(tài)損耗較大。車載充電機(jī)是整流電路在新能源汽車上的典型應(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。車載充電機(jī)電路結(jié)構(gòu)如圖5-2-9所示。圖5-2-9車載充電機(jī)電路結(jié)構(gòu)

一、單選題1.AC-AC變換電路，稱為交流-交流變換電路，也稱

電路。（）A、直接變換B、交叉變換C、間接變換D、循環(huán)變換2.交流調(diào)壓器的控制方式有整周波通斷控制、相位控制和（）三種。A、正弦波控制B、半周波通斷控制C、斬波控制D、正弦波控制3.三相交流調(diào)壓器主電路的連接形式繁多，常見的有

聯(lián)結(jié)和

聯(lián)結(jié)。（）A、交叉圓形B、星形三角形C、X型Y型D、方型三角形4.交流調(diào)功電路也是控制電路的

和

。（）A、電容電感B、開關(guān)保險絲C、電阻電容D、接通斷開5.單相輸出交流-交流變換電路由

組晶閘管整流電路

構(gòu)成。（）A、兩反向串聯(lián)B、兩反向并聯(lián)C、一反向并聯(lián)D、一反向串聯(lián)二、判斷題1.單相交流調(diào)壓電路的工作情況和負(fù)載性質(zhì)沒有關(guān)系。（）2.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)。（）3.單相交流-交流變換電路狀態(tài)情況，是輸出電壓方向確定的。（）4.AC-DC變換電路的單相半波整流電路用于整流電流較大，脈沖要求高的場合。（）5.三相電流型PWM整流電路具有功率因數(shù)可調(diào)、可雙向變換等優(yōu)點。（）能實現(xiàn)DC/DC及DC/AC電路控制要求任務(wù)2知識鏈接科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力

——鄧小平DC/DC變換電路01知識點一、DC/DC變換電路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為斬波電路，它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，一般是指直接將直流電變?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現(xiàn)輸入輸出間的隔離，因此也稱為帶隔離的DC/DC變換電路。

1.直流斬波電路的工作原理開關(guān)管按一定控制規(guī)律調(diào)制且無變壓器隔離的DC/DC變換器稱為直流斬波器。直流斬波電路主要工作方式是脈寬調(diào)制(PWM)工作方式，基本原理是通過開關(guān)管把直流電斬成方波（脈沖波），通過調(diào)節(jié)方波的占空比（脈沖寬度與脈沖周期之比）改變電壓。

如圖5-2-10所示輸入電源Ui通過開關(guān)與負(fù)載串聯(lián)，當(dāng)開關(guān)閉合時，輸出電壓等于輸入電壓，U0=Ui，而當(dāng)開關(guān)斷開時，輸出電壓等于零，U0=0。得到基本電壓變換電路的輸出電壓波形。

圖5-2-10輸入電壓Ui通過開關(guān)與負(fù)載串聯(lián)和輸出電壓波形用可控的功率開關(guān)管代替開關(guān)，輸入一定的控制信號，控制電路的交替通斷，獲得可調(diào)的輸出電壓，達(dá)到降壓的目的。如圖5-2-11所示，是基本斬波與輸出電路波形。

（a）基本斬波（b）輸出電路波形圖5-2-11基本斬波與輸出電路波形2.降壓斬波電路（1）降壓電路結(jié)構(gòu)組成圖5-2-12直流降壓電路組成，為抑制輸出電壓脈動，在直流降壓電路中加入濾波電容C；為限制開關(guān)管VT導(dǎo)通時的電流應(yīng)力，將緩沖電感串入開關(guān)管VT的支路中；為了避免開關(guān)管VT關(guān)斷時緩沖電感中電流的突變，加入續(xù)流二極管VD。

圖5-2-12直流降壓電路組成（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5-2-13所示方波為連續(xù)輸出波形，其平均電壓如藍(lán)折線所示。改變脈沖寬度即可改變輸出電壓，在時間u1前脈沖較寬、間隔窄，平均電壓（U01）較高；在時間t1后脈沖變窄，平均電壓（U02）降低。固定方波周期T不變，改占空比調(diào)節(jié)輸出電壓就是(PWM)法，也稱為定頻調(diào)寬法。由于輸出電壓比輸入電壓低稱之為降壓斬波路或Buck變換器。方波脈沖不能算直流電源，實際使用要加上濾波電路。

圖5-2-13連續(xù)輸出波形和平均電壓3.升壓斬波電路（1）升壓電路結(jié)構(gòu)Boost型升壓變換器稱為并聯(lián)開關(guān)變換器，由功率開關(guān)，二極管、儲能電感、輸出濾波電容等組成。如圖5-2-14所示。5-2-14直流升壓電路組成（2）升壓原理通過電感元件可組成升壓斬波電路，如圖5-2-15所示，當(dāng)開關(guān)管VT導(dǎo)通時，電流通過電感L時會在L中存儲能量，此時負(fù)載上的電壓Uo由C提供，當(dāng)開關(guān)管VT關(guān)斷時，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。該電路稱為升斬波或Boost變換器，輸出電壓Ui=Ui/（1-D），D是占空比，值必須小于1。圖5-2-15升壓電路晶閘管斷開和閉合時的輸出波形4.DC/DC變換電路的應(yīng)用電動汽車上的DC/DC變換器（圖5-2-16），作為電動汽車動力系統(tǒng)中很重要的一部分，它的一個重要功用是動力電池組直接通過DC/DC變換器，轉(zhuǎn)換為14V低壓直流電為整車低壓用電設(shè)備供電，另一個作用是在復(fù)合電源系統(tǒng)中，與超級電容串聯(lián)，起到調(diào)節(jié)電源輸出，穩(wěn)定母線電壓。圖5-2-16純電動汽車上的DC-DC變換器在純電動汽車、“電-電”耦合電力汽車（自行發(fā)電電動汽車、燃料電池汽車）中，在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，車輛在滑行或下坡制動時，驅(qū)動電機(jī)發(fā)電運行產(chǎn)生的電能也通過雙向升降壓型DC/DC變換器向儲能電源充電。DC/AC變換電路02知識點DC/AC變換器，又稱為逆變器，是應(yīng)用電力電子器件將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的一種變流裝置，如圖5-2-17所示。目前汽車上大部分采用永磁同步電機(jī)和三相異步電機(jī)，工作電源是都是三相交流電，而電動汽車的動力電池組輸出的是直流高壓電，所以必須通過一個DC/AC變換器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，提供作為驅(qū)動電機(jī)的動力電源。

圖5-2-17三相逆變器框圖1.逆變的概念把直流電變成交流電稱為逆變，逆變電路是與整流電路相對應(yīng)。當(dāng)交流側(cè)接在電網(wǎng)上，即交流側(cè)接有電源時稱為有源逆變；當(dāng)交流側(cè)直接和負(fù)載連接時稱為無源逆變。逆變電路的應(yīng)用非常廣泛，在已有的各種電源中，蓄電池、干電池、太陽能電池等都是直流電源，當(dāng)需要這些電源向交流負(fù)載供電時就需要逆變電路。另外交流電機(jī)調(diào)速用變頻器、不間斷電源、感應(yīng)加熱電源等力子裝置使用非常廣泛，其電路的核心部分都是逆變電路。它的基本作用是在控制下將中間直流輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源。

2.逆變電路的原理以圖5-2-18的單相橋式逆變器主電路（逆變電路）為例說明逆變原理。圖中S1～S4是單相橋式電路4個臂上的開關(guān)，并假設(shè)S1～S4均為理想開關(guān)。當(dāng)S1、S4閉合，S2、S3斷開時，負(fù)載電壓u0為正；當(dāng)S1、S4斷開，S2、S3閉合時，u0為負(fù)，其波形如圖5-2-18（b）所示。這樣，就把直流電變成了交流電。改變兩組開關(guān)切換頻率就可以改變輸出交流電頻率。這是逆變的最基本原理。電阻負(fù)載時，負(fù)載電流i0和u0的波形相同，相位也相同。阻感負(fù)載時，i0的基波相位滯后于u0的基波，兩者波形也不同，圖5-2-18（b）給出的就是阻感負(fù)載時的i0波形。如果S1～S4由實際的電力電子開關(guān)器件所組成，且輔助元件(R、L、C)也是非理想的，則逆變過程要復(fù)雜很多。

（a）主電路（b）波形圖

圖5-2-18單相橋式逆變器主電路與波形圖3.逆變器種類為了滿足不同用電設(shè)備對交流電源性能參數(shù)的不同要求，發(fā)展了多種逆變電路，并大致可按以下方式分類。（1）按輸出電能的去向分可分為有源逆變電路和無源逆變電路。前者輸出的電能返回公共交流電網(wǎng)，后者輸出的電能直接輸向用電設(shè)備。（2）按電流波形分可分為正弦逆變電路和非正弦逆變電路。前者開關(guān)器件中的電流為正弦波，其開關(guān)損耗較小，宜工作于較高頻率。后者開關(guān)器件電流為非正弦波，因其開關(guān)損耗較大，故工作頻率較正弦逆變電路低。（3）按輸出相數(shù)可分為單相逆變電路和三相逆變電路。（4）按直流電源性質(zhì)可分為由電壓型直流電源供電的電壓型逆變電路和由電流型直流電源供電的電流型逆變電路。

任務(wù)實施工作計劃天行健，君子以自強(qiáng)不息?！吨芤?乾?象》1.制定工作計劃步驟工作內(nèi)容負(fù)責(zé)人1填寫自評表全部人23452.列出需要的實訓(xùn)板、工具、耗材和器材清單序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注12345決

策業(yè)精于勤，荒于嬉；行成于思，毀于隨

——韓愈《進(jìn)學(xué)解》各組派代表闡述工作計劃01對他組工作計劃提出自己不同看法02教師點評，提出指導(dǎo)性意見03決策選出較優(yōu)工作計劃04工作實施君子博學(xué)而日參省乎己，則知明而行無過矣

——《荀子?勸學(xué)》1.按照本組制定的計劃開展工作（1）領(lǐng)取實訓(xùn)積木板及材料；（2）認(rèn)識與檢查實訓(xùn)積木板；（3）各組員分工合作完成工作任務(wù)。安全生產(chǎn)規(guī)范操作節(jié)約能源2.實訓(xùn)項目DC/DC降壓控制原理檢測。安全生產(chǎn)規(guī)范操作節(jié)約能源DC/DC降壓控制原理檢測可調(diào)電壓鋰電池模塊DC/DC降壓控制實訓(xùn)板直流電壓表2個

3.實訓(xùn)步驟（1）領(lǐng)取實訓(xùn)積木板及材料領(lǐng)取實訓(xùn)積木板及材料DC/DC降壓控制原理電路線路連接圖DC/DC降壓控制原理檢測（2）DC/DC降壓控制原理電路及線路連接DC/DC降壓控制原理檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄1電路板基本檢查檢查設(shè)備

□檢查電路板外觀無劃傷、損壞□檢查可調(diào)鋰電池模塊是否正常□檢查實訓(xùn)電路板是否正常2模塊設(shè)備連接根據(jù)線路圖連接各模塊□根據(jù)線路圖連接電路并完成以下填空鋰電池正極連接DC-DC降壓控制實訓(xùn)板端子鋰電池負(fù)極連接DC-DC降壓控制實訓(xùn)板端子□連接完畢后檢查DC-DC降壓控制實訓(xùn)板開關(guān)是否正?！踹B接完畢后檢查電壓表顯示器是否顯示正常（3）具體實訓(xùn)流程DC/DC降壓控制原理檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄3記錄MP2307測量數(shù)據(jù)接通電路，旋轉(zhuǎn)可調(diào)電阻旋鈕，調(diào)節(jié)MP2307輸入端的電壓，記錄相應(yīng)輸出端電壓□檢查各模塊正負(fù)極是否連接正確□檢查無誤后，打開可調(diào)鋰電池模塊電源、電壓表□旋轉(zhuǎn)電位器，調(diào)節(jié)MP2307輸入端的電壓，記錄相應(yīng)輸出端電壓輸入電壓（V）246810輸出電壓（V）

DC/DC降壓控制原理檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄4繪制MP2307特性曲線根據(jù)MP2307輸入端電壓和輸出端電壓特性曲線□描繪輸入電壓與輸出電壓的關(guān)系，輸入為

（直流電/交流電），輸出為

（直流電/交流電）。□結(jié)論：當(dāng)輸入電壓達(dá)到5V以前，輸出端電壓的變化情況為

；當(dāng)輸入電壓超過5V以后，輸出端電壓的變化情況為

。DC/DC降壓控制原理檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄57S管理1.對使用的模塊和設(shè)備進(jìn)行7S管理2.對工位進(jìn)行7S管理□檢查使用的模塊外觀是否損壞、刮花□清潔工位□工具、設(shè)備清點歸位自評組間互評教師評價學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆。

——孔子《論語》評價反饋一、單選題1.DC-DC變換電路包括

變換電路和間接直流變換電路。（）A、間接交流B、間接交、直流C、直接直流D、直接交流2.直流斬波電路主要工作方式是

(PWM)工作方式。（）A、磁力調(diào)制B、脈寬調(diào)制C、開關(guān)調(diào)制D、波形調(diào)制3.直流斬波電路控制信號方式有脈沖寬度調(diào)制、脈沖頻率調(diào)制和

。（）A、調(diào)頻調(diào)寬混合控制B、脈沖長度調(diào)制C、脈沖周期調(diào)制D、調(diào)頻調(diào)長混合控制4.升壓斬波電路稱為升斬波或Boost變換器，占空比的值必須小于

。（）A、9B、1C、2D、125.三相電壓型逆變電路應(yīng)用最廣泛的是

逆變電路。（）A、雙相橋式B、三相星式C、單相橋式D、三相橋式二、判斷題1.直流斬波電路是使用廣泛的直流變換電路。（）2.電流型逆變電路中，換流方式有負(fù)載換流、電源換流。（）3.器件換相和強(qiáng)迫換相都屬于自換相。（）4.電壓型逆變電路的輸出電壓為正弦波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同。（）5.電流型逆變電路中，換流方式有負(fù)載換流、電源換流。（）謝謝欣賞學(xué)習(xí)領(lǐng)域五動力電池認(rèn)識與檢測

動力電池是純電動汽車和油電混合動力汽車的核心部件，是車輛性能和價值的體現(xiàn)。本次學(xué)習(xí)任務(wù)通過學(xué)習(xí)鋰電池種類、充放電原理及BMS的控制原理，進(jìn)行動力電池充放電電路搭建，模擬電池充電過熱的工作情況，學(xué)習(xí)電池充電保護(hù)的原理。1.能講述動力電池種類。2.能講述鋰電池的充放電工作原理。3.能講述BMS的工作控制過程。4.能講述電池的散熱類型及工作原理。知識目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)技能目標(biāo)1.能正確使用萬用表測量鋰電池控制電路。2.能正確分析三元鋰電池充放電過程。1.規(guī)范實訓(xùn)7S管理，養(yǎng)成良好的新能源汽車維修職業(yè)素養(yǎng)；2.培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊合作能力；3.崇尚勞動，形成敢創(chuàng)新，敢挑戰(zhàn)，愛崗敬業(yè)的職業(yè)精神。

新能源汽車的電池充電保護(hù)裝置出現(xiàn)了故障，現(xiàn)需要對動力電池電路部分進(jìn)行故障檢測。請你根據(jù)專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，完成鋰電池質(zhì)量檢測、鋰電池的充放電特性檢測。知識鏈接科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力——鄧小平新能源汽車常用電池的種類01知識點

將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫化學(xué)電池，簡稱為電池。電池放電后，能夠用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生把電能儲存為化學(xué)能；需要放電時再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，這類電池稱為蓄電池。

動力電池也稱動力蓄電池、高壓動力電池組、高壓電池包、HV電池等，用于存儲電能，能夠?qū)崿F(xiàn)電池的循環(huán)充放電，作為電動汽車（包括純電動和混合動力汽車等）動力使用。電動汽車采用的電力電池常用的種類主要有三種：鉛酸電池、鎳氫電池和鋰電池。

1.鉛酸電池

鉛酸電池成本低、低溫性好、性價比高；能量密度低、壽命短、體積大、安全性差，如圖5-3-1所示。早期電動汽車上應(yīng)用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，但隨著電動汽車技術(shù)的發(fā)展，鉛酸蓄電池由于比能量較低，充電速度較慢，壽命較短，已逐漸被其他類型的蓄電池所取代，而且采用鉛酸電池的低速電動汽車也不在新能源汽車之列。5-3-1鉛酸電池結(jié)構(gòu)示意圖

2.鎳氫電池

鎳氫電池（Nickel-MetalHydridebattery）的全稱是金屬氫化物鎳電池，正極活性物質(zhì)主要由鎳制成，負(fù)極活性物質(zhì)主要由貯氫合金制成的一種堿性電池。如圖5-3-2所示，一般應(yīng)用于混合動力汽車。鎳氫電池單體額定電壓1.2V，比能量約80Wh/kg。由于鎳氫電池安全可靠，早期部分純電動汽車和現(xiàn)在的大多數(shù)混合動力汽車采用了鎳氫電池。常見的有方形和圓柱形的混合動力車用鎳氫電池。5-3-2鎳氫電池結(jié)構(gòu)示意圖

3.鋰電池

鋰電池（Lithiumbattery）是指正極材料含鋰（金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物），負(fù)極材料采用石墨，使用非水電解質(zhì)溶液的電池。純電動汽車動力電池主要采用鋰電池，鋰電池根據(jù)材料的不同，又分為許多種，包括磷酸鐵鋰電池(LiFePO4)、鈷酸鋰電池(LiCoO2)、錳酸鋰(LiMn2O4)以及三元鋰電池(Li(NiCoMn)O2)。4.三元鋰離子

三元鋰離子電池的主要結(jié)構(gòu)包括：正極、負(fù)極、電解液和隔膜。正極材料包含鎳、鈷、錳三種金屬材料，三元鋰電池也因此而得名。負(fù)極使用導(dǎo)電性好的石墨，電解液為六氟磷酸鋰。三元鋰電池的特點是能量密度大（能量密度達(dá)到240WH/kg，是磷酸鐵鋰電池的1.7倍），同樣重量的電池組電池容量更大。但其缺點在于穩(wěn)點性較差，如果內(nèi)部短路或是正極材料遇水，都會有明火產(chǎn)生。鋰電池充放電的原理02知識點

充電的過程中，正極上生成鋰離子，在電解液內(nèi)穿過隔膜運動到負(fù)極，如圖5-3-5所示。而負(fù)極的碳有很多微孔，可以把鋰離子嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電量就越高。

同樣，電池放電的過程中，鋰離子脫離負(fù)極碳層，在電解液內(nèi)穿過隔膜運動到正極。而電子則通過外電路流動，形成電流。回正極的鋰離子越多，放電量越高。5-3-5鋰電池的充放電原理結(jié)構(gòu)示意圖BMS的功能03知識點

BMS（BATTERYMANAGEMENTSYSTEM），也就是電池管理系統(tǒng)，如圖5-3-6所示。其主要作用是通過電池內(nèi)部安裝的溫度傳感器和電流傳感器，對電池的溫度進(jìn)行實時檢測，監(jiān)控動力電池充放電過程的電流大小等信息。簡而言之，BMS就是汽車動力電池的管理者。5-3-6BMS在電池的位置1.BMS2.新能源汽車電池溫度的監(jiān)控管理

新能源汽車動力電池內(nèi)部的溫度變化會直接影響到電池自身性能，以及會影響電池充放電能力，情況嚴(yán)重甚至還會造成電池起火引發(fā)事故。一般在新能源汽車電池箱內(nèi)每六個單體電池區(qū)域就會安裝一個溫度傳感器，用來檢測電池的溫度是否有過高的現(xiàn)象發(fā)生。溫度傳感器里面有熱敏電阻（NTC），如果電池的溫度較低，熱敏電阻阻值會越大。電池溫度越高，熱敏電阻阻值會越小。只要汽車的電源接通的情況下，電池的溫度信息會一直受到監(jiān)測，讓電池達(dá)到最好的工作狀態(tài)。3.新能源汽車電池的冷卻方式

新能源汽車的動力電池冷卻系統(tǒng)有兩種主要的形式：風(fēng)冷和液冷。

液冷系統(tǒng)如圖5-3-8所示，散熱系統(tǒng)利用冷卻水泵使散熱管中的冷卻液循環(huán)并進(jìn)行散熱，吸收的熱量通過散熱器排到動力電池的外界環(huán)境。

風(fēng)冷系統(tǒng)如圖5-3-7所示，BMS控制單元監(jiān)測動力電池的溫度，當(dāng)溫度過高時，通過控制電池箱內(nèi)的鼓風(fēng)機(jī)來給動力電池降溫。為了對電池更好地進(jìn)行恒溫控制，在鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口安裝進(jìn)氣溫度傳感器，為BMS控制單元提供的必要的反饋信息。信息經(jīng)過處理后控制冷卻風(fēng)扇是否繼續(xù)運行，防止電池溫度過低。圖5-3-7風(fēng)冷電池散熱系統(tǒng)圖5-3-8液冷電池散熱系統(tǒng)任務(wù)實施工作計劃天行健，君子以自強(qiáng)不息。——《周易·乾·象》1.制定工作計劃步驟工作內(nèi)容負(fù)責(zé)人1填寫自評表全部人23452.列出需要的實訓(xùn)板、工具、耗材和器材清單序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注12345決

策業(yè)精于勤,荒于嬉;行成于思,毀于隨。——韓愈《進(jìn)學(xué)解》各組派代表闡述工作計劃01對他組工作計劃提出自己不同看法02教師點評，提出指導(dǎo)性意見03決策選出較優(yōu)工作計劃04工作實施君子博學(xué)而日參省乎己，則知明而行無過矣——荀子《勸學(xué)》1.按照本組制定的計劃開展工作（1）領(lǐng)取實訓(xùn)積木板及材料；（2）認(rèn)識與檢查實訓(xùn)積木板；（3）各組員分工合作完成工作任務(wù)。安全生產(chǎn)規(guī)范操作節(jié)約能源2.實訓(xùn)任務(wù)鋰電池充電保護(hù)檢測。安全生產(chǎn)規(guī)范操作節(jié)約能源（1）領(lǐng)取實訓(xùn)積木板及材料可調(diào)鋰電池模塊直流電壓表鋰電池充放電控制實訓(xùn)板

鋰電池充電保護(hù)檢測鋰電池充電保護(hù)檢測電路及線路連接鋰電池供電電路線路連接圖鋰電池充電保護(hù)檢測鋰電池充電保護(hù)檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄1電路板基本檢查檢查設(shè)備

□檢查電路板外觀無劃傷、損壞□檢查可調(diào)鋰電池模塊是否正常□檢查實訓(xùn)電路板是否正常2識讀電路圖識讀電路圖□高壓交流電源經(jīng)過

（濾波/整流）電路變?yōu)楦邏褐绷麟?，?jīng)過

（電容/線圈）濾波后，輸入DC/AC整流器，將高壓直流電轉(zhuǎn)為低壓交流電，低壓交流電經(jīng)過全波整流器，再經(jīng)過

（濾波/整流）電路后轉(zhuǎn)為穩(wěn)定低壓

（直流/交流）電，對電池組進(jìn)行充電?！醵O管D5、D6、D7、D8的主要作用：當(dāng)三極管從

（導(dǎo)通/截止）狀態(tài)變?yōu)?/p>

（導(dǎo)通/截止）狀態(tài)時，與三極管形成閉環(huán)回路，防止線圈感應(yīng)電壓擊穿三極管，起到保護(hù)電路的作用（2）具體實訓(xùn)流程鋰電池充電保護(hù)檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄3模塊設(shè)備連接根據(jù)線路連接圖連接各模塊□接通電源開關(guān)，充電指示燈

（亮/不亮），電池處于充電狀態(tài)。然后按下加熱開關(guān)，加熱指示燈亮，模擬電池充電過程中溫度的升高。當(dāng)溫度達(dá)到

℃時，控制電路使電池停止充電，保護(hù)動力電池?！跤纱藢嶒灴梢缘弥?，

對電池進(jìn)行監(jiān)控，防止電池充電過程中溫度過高的情況。鋰電池充電保護(hù)檢測序號步驟操作方法及說明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與記錄47S管理1.對使用的模塊檢查、清潔、歸位；2.對工位進(jìn)行清潔、整理；3.對使用的設(shè)備進(jìn)行檢查、清潔、歸位?！鯔z查使用的模塊外觀是否損壞、刮花；□清潔工位；□工具、設(shè)備清點歸位。自評組間互評教師評價學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆。

——孔子《論語》評價反饋一、單選題1.鋰電池陰極主要由（）組成。A.石墨B.錳元素C.鉛金屬D.二氧化硫2.三元鋰電池使用最廣泛的材料是（）。A.鎳、鈷、錳B.鎳、鈷、鐵C.鎳、鈷、硫D.鈷、硫、金3.下列哪些是三元鋰電池的優(yōu)點（）。A.電池容量高B.充放電速度快C.自放電小D.以上都正確4.下面哪個不是電池管理系統(tǒng)（BMS）主要的功用（）A.電池包電量計算B.電池溫度、電壓、濕度檢測C.自行充電D.充放電控制、預(yù)充控制5.新能源汽車的高壓電池冷卻方式是（）。A.風(fēng)冷方式B.液冷方式C.自然冷卻D.a和b都對二、判斷題1.新能源汽車指的就是用電能的汽車。（）2.鋰電池充電溫度過高時，控制單元使其停止充電。（）3.純電動汽車常用的動力電池是鋰電池，包括磷酸鐵鋰、三元鋰電池等。（）4.相對于其他電池，鋰電池更為環(huán)保。（）5.鋰電池可以將儲存的電全部放出再進(jìn)行充電。（）6.新能源汽車高壓電池對高溫不敏感。（）7.新能源汽車高壓電池控制單元簡稱為BMS。（）8.鋰電池的充電管理參數(shù)包括充電電流、電壓、電池均衡、電池溫度等。（）9.BMS的全稱是電池管理系統(tǒng)。（）10.純電動汽車BMS如發(fā)生故障將無法上電。（）謝謝欣賞學(xué)習(xí)領(lǐng)域五驅(qū)動電機(jī)認(rèn)識及控制電路檢測

電機(jī)及其控制系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件，決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)。相比于傳統(tǒng)汽車，電機(jī)可以在較大的速度范圍內(nèi)高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，因此新能源汽車不需要變速器，傳動機(jī)構(gòu)更簡單，噪音低。本次學(xué)習(xí)任務(wù)通過搭建電路，檢測三相電機(jī)的電源電壓波形，探究三相電源與電機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速脈沖信號關(guān)系，學(xué)習(xí)其基本驅(qū)動原理。1.能講述新能源汽車的驅(qū)動電機(jī)類型。2.能講述三相永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理。3.能講述三相電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制原理及工作過程。4.能講述三相永磁同步電機(jī)在新能源汽車上的應(yīng)用。知識目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)技能目標(biāo)1.能檢測三線電機(jī)驅(qū)動電源的特點。2.能判斷三相電源與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系。3.能判斷電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速脈沖信號的關(guān)系。1.規(guī)范實訓(xùn)7S管理，養(yǎng)成良好的新能源汽車維修職業(yè)素養(yǎng)；2.培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊合作能力；3.崇尚勞動，形成敢創(chuàng)新，敢挑戰(zhàn)，愛崗敬業(yè)的職業(yè)精神。

新能源汽車行駛過程中發(fā)現(xiàn)故障，進(jìn)場進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)三相電機(jī)出現(xiàn)了故障，現(xiàn)需要對三相電機(jī)進(jìn)行故障檢測，請你根據(jù)專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完成三相電機(jī)驅(qū)動電源檢測，三相電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測。知識鏈接科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力——鄧小平新能源汽車應(yīng)用驅(qū)動電機(jī)的種類01知識點

電機(jī)是新能源汽車的核心部件，主要有直流電動機(jī)、三相感應(yīng)電動機(jī)、開關(guān)磁阻電動機(jī)等。

直流電動機(jī)（圖5-4-1）的主要優(yōu)點是控制簡單而且技術(shù)成熟，但因為直流電動機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重、機(jī)械磨損大等問題難以解決，目前新能源汽車已基本不采用直流電動機(jī)。圖5-4-1直流電機(jī)的構(gòu)造

三相感應(yīng)電動機(jī)（圖5-4-2）是現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的電動機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)制動能量回收的功能，而且具有以下優(yōu)點：效率較高、質(zhì)量輕、價格便宜和維修方便等。圖5-4-2三相感應(yīng)電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

開關(guān)磁阻電動機(jī)是一種較新型的電動機(jī)，具有很多明顯的特點，如：結(jié)構(gòu)比較簡單和效率高，滿足新能源汽車動力性的要求。

電機(jī)及其控制系統(tǒng)決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)。相比于傳統(tǒng)汽車，電機(jī)可以在較大的速度范圍內(nèi)高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，所以新能源汽車不需要變速器，傳動機(jī)構(gòu)更簡單，噪音低。新能源汽車一般采用電子助力轉(zhuǎn)向裝置，該裝置的動力源是直流電機(jī)。根據(jù)駕駛員的駕駛意圖，并且收集轉(zhuǎn)向、車速、扭矩等信息，由控制模塊完成直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制和轉(zhuǎn)速控制，保證汽車在低速轉(zhuǎn)向行駛時輕便靈活，高速轉(zhuǎn)向行駛時穩(wěn)定可靠。三相永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)02知識點

三相永磁同步電機(jī)是三相感應(yīng)電動機(jī)的一種，永磁同步電機(jī)的內(nèi)部殼體上間隔繞制六匝線圈，對角的兩匝線圈為一組，共三組，而且這三組線圈相互錯開120°排列，如圖5-4-3所示。圖5-4-3三相永磁同步電機(jī)定子結(jié)構(gòu)結(jié)圖

永磁同步電機(jī)上的轉(zhuǎn)子使用永久磁鐵，如圖5-4-4所示，具有轉(zhuǎn)子運動慣量小、運行效率高、功率密度高的優(yōu)點。永磁同步電機(jī)上面沒有滑環(huán)和電刷，由此電機(jī)的工作避免了滑環(huán)和電刷磨損造成的故障。但是由于電機(jī)的轉(zhuǎn)子使用永磁材料制成，電機(jī)在長時間的運作后由于高溫、震動的條件下磁力會發(fā)生熱衰退的現(xiàn)象。圖5-4-4三相永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

三相永磁同步電機(jī)的工作原理03知識點

永磁同步電機(jī)其中一組線圈通電時，同一組且對角的兩匝線圈會產(chǎn)生相異的磁極，吸引著轉(zhuǎn)子朝磁極轉(zhuǎn)動。當(dāng)給三組線圈依次排列進(jìn)行通電時，就定子內(nèi)部就會產(chǎn)生不斷旋轉(zhuǎn)的磁場，如圖5-4-5所示。因此，在磁場力矩的作用下，轉(zhuǎn)子會跟隨磁場的變化而轉(zhuǎn)動。

圖5-4-5旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

實際的應(yīng)用上，轉(zhuǎn)子并不是只有一根磁鐵，而是多根磁鐵嵌入在定子上，轉(zhuǎn)子的外壁