《新能源汽车电力电子技术》教案 第11课 测试间接直流变换电路.docxVIP

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课题

测试间接直流变换电路

课时

2课时（90min）

教学目标

知识目标：

掌握典型间接直流变换电路的结构及工作原理。

技能目标：

能正确测试间接直流变换电路。

素质目标：

（1）具有一定的沟通能力和团队意识。

（2）树立民族自尊心、自豪感和文化自信。

（3）增强实现中华民族伟大复兴的历史使命感。

教学重难点

教学重点：典型间接直流变换电路的结构及工作原理

教学难点：典型间接直流变换电路的工作原理

教学方法

讲授法、问答法、讨论法、实践教学法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程

主要教学内容及步骤

考勤

【教师】使用APP进行签到

【学生】班干部报请假人员及原因

任务导入

【教师】展示“间接直流变换电路的工作流程”图片（详见教材），讲述“任务导入”的相关内容

与直流斩波电路相比，间接直流变换电路增加了交流环节，因此也称直-交-直变换电路。间接直流变换电路可分为单端电路和双端电路两大类。

与直流斩波电路相比，虽然间接直流变换电路的结构更加复杂，但采用该电路进行直流变换具有以下优势。

（1）电路的输入端与输出端之间存在电气隔离，电路的抗干扰能力更强，安全性更高。

（2）电路中变压器二次侧可以有多个绕组，因此容易实现相互隔离的多路不同电压或相同电压的输出。

（3）变压器变比远小于1或远大于1，因此更容易实现升压或降压。

（4）电路的交流环节可以采用较高的工作频率，因此可以减小变压器、滤波电感、滤波电容的体积，实现电源的小型化。

【学生】观看、聆听、理解、记忆

传授新知

【教师】讲解新知

4.2.1单端电路

单端电路由于变压器中流过的是直流脉动电流，电路结构较简单，成本低，可靠性高，驱动电路简单，因此常用于小功率电源变换。按照能量传递方式的不同，单端电路可分为正激电路与反激电路。

1．正激电路

1）电路的结构

正激电路是指当变压器一次侧的开关器件开通时，能量直接传送至负载，当开关器件关断时变压器需要通过磁芯复位电路去磁的电路。正激电路有多种不同的结构。

【教师】展示“典型的正激电路及其工作波形”图片（详见教材），提出问题，随机邀请学生回答

典型的正激电路由哪些元件组成？电路图中各电气符号所代表的含义是什么?

【学生】聆听、观察、思考、回答

【教师】总结学生回答，分析电路工作原理

2）电路的工作原理

当S开通时，W1与W2两端的电压均为上正下负，此时VD1开通，VD2关断，L储存能量，iL逐渐增大；W3为钳位绕组，它也在S开通时储存能量。

当S关断时，L开始释放能量，iL通过VD2续流，VD1关断；W3的感应电压uN3高于电源电压，VD3开通，变压器的励磁电流im（由钳位绕组上储存的能量产生）经VD3和W3流回电源，并逐渐减小为零。

【教师】展示“变压器的磁芯复位过程”图片（详见教材），讲解新知

im在S的一个周期内是随着时间线性增大的，并且会在本周期结束时的剩余值基础上继续增大，这样会导致变压器的励磁电感逐渐饱和、im迅速增大，从而损坏电路中的开关器件。因此，必须设法使变压器的励磁电流im在自S关断到其下一次开通这段时间内减小为零，这一过程被称为变压器的磁芯复位。

【教师】提出问题，随机邀请学生回答

变压器的磁芯复位主要依靠什么完成？如何保证变压器的磁芯可靠复位？

【学生】聆听、思考、回答

【教师】总结学生回答，讲解新知

在正激电路中，变压器的磁芯复位主要依靠VD3和W3构成的复位电路完成。uN1为W1两端的自感电压，其大小由uN3决定，即UN1=-N1N3Ui，则此时S承受的电压为US=(1+N

3）电路的输出

正激电路有电流连续和电流断续两种工作模式。通常在稳态条件下，电路中的电感电压在一个周期内的平均值为零，因此，在电路输出电流连续的情况下可得电路输出电压为

U

当电路输出电流断续且负载为零时，电路输出电压为

U

正激电路的优点是结构简单，成本较低，可靠性较高且驱动电路简单，适用于各种中、小功率电源。但正激电路的变压器只进行单向励磁，磁芯的利用率较低。

【教师】讲述“点拨”的相关内容

正激电路的输出电压只与变比N2/N1、占空比和输入电压有关，而与负载无关。通常，为了确保变压器磁芯可靠复位，占空比一般不能超过0.5。

【学生】聆听、思考、理解、记忆

2．反激电路

1）电路的结构

反激电路是指当变压器一次侧的开关器件开通时，电路将电能转化为磁能储存在电感（或变压器一次绕组）中，当开关器件关断时再将磁能转化为电能传送至负载的电路。

【教师】展示“反激电路及其工作波形”图片（详见教材），提出问题，随机邀请学生回答

仔细观察图片，说出反激