汽车电工电子技术基础课件：电源变换器

电源变换器7-2电源变换器DC/DC变换器的作用是将动力蓄电池的高压直流电转换为低压直流电，为车辆低压电路提供电源。由于电动汽车无燃油发动机，无法利用交流发电机供电，所以大率DC/DC变换器是必不可少的设备。下面以图7-2-1所示电路为例，讲解DC/DC变换器的工作原理。一、直流/直流（DC/DC）变换器7-2电源变换器1. 降压型DC/DC变换器开关调整管（简称开关管）V1与负载RL串联，对输出直流电压起稳定和调节作用。基准电压电路提供稳定的基准电压UR，IC1对取样电压uF

与基准电压UR

的差值进行放大，其输出电压uA

送到电压比较器IC2的同相输入端。振荡器产生一个频率固定的三角波uT，它决定了电源的开关频率。uT

送到电压比较器IC2的反相输入端，与uA进行比较。当uA>uT

时，IC2输出电压uB

为高电平，开关管V1饱和导通；当uA<uT

时，输出电压uB

为低电平，开关管V1截止。uA、uT

和uB

的波形如图7-2-2a、b所示。7-2电源变换器7-2电源变换器设开关管的导通时间为ton，截止时间为toff（见图7-2-2c），脉冲波形的占空比定义为当开关管饱和导通时，忽略饱和压降，uE≈Ui，则输出电压平均值为电路采取LC滤波，V2为续流二极管。当开关管V1导通时，二极管V2截止；当V1截止时，电感L的自感电动势eL

极性如图7-2-2c所示。自感电动势eL

加在RLV2的回路上，二极管V2导通（电容C同时放电），负载RL中继续保持原方向电流。续流滤波波形如图7-2-2d所示。7-2电源变换器假设输出电压Uo

升高，取样电压同时增大，比较放大器IC1输出电压uA下降，开关管V1导通时间ton

减小，占空比q减小，输出电压Uo

随之减小，结果使Uo

基本不变。调节过程可用下式表示以上控制过程是在保持开关管开关周期T不变的情况下，通过改变其导通时间ton来调节脉冲占空比，调整输出电压的平均值，从而实现DC/DC变换，这种开关控制方式称为脉宽调制（PWM），其简化电路如图7-2-3所示。串联型DC/DC变换器的输出电压总是小于输入电压，所以又称其为降压型DC/DC变换器。7-2电源变换器7-2电源变换器2. 升压型DC/DC变换器升压型DC/DC变换器简化电路如图7-2-4a所示，开关管V1与负载RL并联。当PWM电路输出高电平时，开关管V1饱和导通，集电极电位近似为零，电感L储能，续流二极管V2截止，电容C对负载RL放电，等效电路如图7-2-4b所示。当PWM电路输出低电平时，开关管V1截止，电感L产生自感电动势，与输入电压Ui相加后通过二极管V2对电容C充电，等效电路如图7-2-4c所示。并联型DC/DC变换器的输出电压总是大于输入电压，所以又称其为升压型DC/DC变换器。电感越大，储能时间越长，输出电压就越大于输入电压。电容越大，则输出电压的脉动越小。7-2电源变换器DC/AC变换器也称逆变器，其作用是把固定直流电变换为固定或可调的交流电。使用交流电动机或无刷电动机的电动汽车必须配置DC/AC变换器。二、直流/交流（DC/AC）变换器7-2电源变换器1. “逆变”控制原理图7-2-5所示为电动汽车“逆变”控制原理图。V1～V6共6只功率场效应管作为开关管构成逆变整流电路，控制三相绕组U、V、W的通电状态。由霍尔传感器采集的转子位置信号，经整形放大后输入数字信号处理器（DSP），形成六路脉宽调制脉冲波，脉冲波经隔离电路和反向驱动电路放大后，接入开关管V1～V6的控制栅极，按一定顺序给各相绕组轮流通电。7-2电源变换器7-2电源变换器2.