新能源汽车驱动电机及控制系统检修教案 学习情境4：电的转换.docxVIP

学习情境4电的转换

教案

任务1认识AC-DC变换电路

教学内容

任务1认识AC-DC变换电路

学习目标

【知识目标】

1)能描述AC-DC变换器概述。

2)能描述单相半波整流电路。

3)能描述单相桥式整流电路。

4)能描述三相桥式整流电路。

【技能目标】

1)能够结合实物描述AC-DC变换器概述。

2)能够结合实物描述单相半波整流电路。

【素养目标】

1)能够在工作过程中与小组其他成员合作、交流，养成团队合作意识，锻炼沟通能力。

2)养成7S的工作习惯。

3)养成服从管理，规范作业的良好工作习惯。

教学过程

课程导入

【任务描述】

某学员要学习新能源汽车维修技术，想从基础理论学起。作为专业人员，你需要从AC-DC变换器概述、单相半波整流电路和单相桥式整流电路等方面对学员进行讲解。

【任务分析】

作为专业人员，你应该掌握AC-DC变换器概述、单相半波整流电路和单相桥式整流电路等方面的知识，能够结合实物描述AC-DC变换器概述和单相半波整流电路。

相关知识

4.1.1AC-DC变换器概述

AC-DC变换器也称为整流器，是将交流电变换成直流电的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路、滤波器等组成。20世纪70年代以后，整流主电路多由硅整流二极管或晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定，变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。

4.1.2单相半波整流电路

单相半波整流电路实际应用较少，但其电路简单、结构清晰、易于理解，便于深入理解整流原理。单相半波整流电路只用一个整流器件(功率二极管、晶闸管或ICBT等),整流器件为功率二极管。

当电源电压为正半周期时，二极管因承受正向电压而导通,若忽略二极管导通压降，则电源电压全部施加在负载上;当化为负半周期时，二极管承受反向电压而关断，负载电压为零。在电阻负载下，负载电流波形与电压相同。

4.1.3单相桥式整流电路

二极管VD1、VD4,串联构成一个桥臂，二极管VD2、VD3串联构成另一个桥臂。将VD、VD;的阴极连一起，构成共阴极,将VD2、VD3的阳极连在一起，构成共阳极。交流电源化与整流桥之间有变压器T,感性负载可等效为电感L与电阻R的串联，跨接在共阳极与共阴极之间。

4.1.4三相桥式整流电路

广泛应用的三相桥式整流电路是从三相半波电流电路扩展而来的。三相桥式整流电路由两组三相半波整流电路串联而成，一组接成共阴极，另一组接成共阳极，这种整流电路不再.需要变压器中点。

VD1、VD3、VD5共阴极三相半波整流，VD2、VD4、VD6共阴极三相半波整流。

三相桥式整流电路工作时，共阴极的三个二极管中，阳极交流电压最高的二极管优先导通，而另外两个二极管因承受反压处于关断状态;同理，共阳极的三个二极管中，阴极交流电压最低的二极管优先导通，而另外两个二极管因承受反压处于关断状态。即在电路工作过程中，共阴极组和共阳极组中各有一个二极管处于导通状态。

4.1.5WM整流电路

PWM整流电路由全控性功率开关器件构成，采用脉冲宽度调制，简称PWM控制方式。PWM整流电路也不是传统意义上的AC-DC变换器，而是一种能够实现电能双向变换的电路。当PWM整流电路从电网接收电能时，工作于整流状态;当PWM整流电路向电网反馈电能时，则工作于有源逆变状态。根据不同的分类，PWM整流电路有不同的类型。按电路的拓扑结构和外特性，PWM整流电路可分为电压型和电流型，两者的区别在于直流侧滤波形式的不同，电压型整流电路采用大电容，电流型整流电路则采用大电感。电压型PWM整流电路更为广泛。

4.1.6单相电压型PWM整流电路

单相电压型PWM整流电路最初应用于电力机车交流传动系统中，为牵引变流器提供直流电源。每个桥臂由一个全控器件和反并联的整流二极管组成。

4.1.7三相电压型PWM整流电路

三相电压型PWM整流电路具有更快的响应速度和更好的输入电流波形。稳态工作时，输出电流电压不变，开关器件按正弦规律脉宽调制，整流器交流侧的输出电压与逆变器相同。忽略整流电路输出交流电压的谐波，变换器可以看作可控正弦三相电压源,它和正弦的电源高电压共同作用于输入电感，产生正弦电流波形。适当控制整流电路输出电压的幅值和相位，就可以获得所需大小和相位的输入电流。

Lg为整流侧大电感，用于稳定输出电流使输出特性为电流源特性，利用正弦调制方式控制直流电流在各开关器件上的分配，使交流电流波形接近正弦波，且和电源电压同相位，交流侧电容的作用是滤除与开关频率相关的高次谐波。

电流型整流电路的优点有:

1)由于输出电感的作用，短路时电流的上升速度受到限制;

2)开关器件直接对直流电流进行脉宽调制，所