汽车电工电子技术 教学课件 ppt 作者 刘鸿健 主编第七章 电源变换.ppt

第一节 概述 第二节 交流-直流变换(AC-DC) 第三节 直流-直流变换(DC/DC) 第四节 直流-交流变换(DC-AC) 第五节 交流-交流(AC-AC) 学习要求: 了解电源变换的概念和分类，掌握整流电路、滤波电路、稳压电路的组成和工作原理，熟悉汽车发电机三相桥式整流电路的工作原理。了解直流-直流变换的概念和分类，掌握PWM开关型调压稳压电源的工作原理。了解直流-交流变换的概念，理解全桥逆变电路、正弦脉宽调制型（SPWM）单相逆变电路和三相逆变电路的工作原理。了解交流-交流变换的概念，掌握交流调压电路的工作原理，了解交-直-交变频电路的的工作原理。 第一节 概述 一、电源变换的概念和分类 电源变换是电力电子技术的重要内容，电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支，通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。 常用的电源可分为交流和直流两种，从公用电网直接得到的电源是交流的，而从蓄电池得到的电源是直流的，而使用的用电设备可能是直流的，也可能是交流的；可能是低压，也可能是高压；可能是低频，也可能是高频；可能既需要调频，又需要调压。因此，为了达到对用电设备的最佳操作控制，使其达到需要的运行状态，达到最佳的运行性能，实现最佳的节能效果，必须对电源变换后使用。 电源变换通常可分为四大类，即交流-直流变换(AC-DC)、直流-交流变换(DC-AC)、直流-直流变换(DC-DC)、交流-交流变换(AC-AC)。 电源变换电路包括电力电子器件、变换电路和控制电路三个部分 二、电力电子器件简介 电力电子器件是一类适用电力通断控制的半导体电子器件，各种电力电子器件均具有导通和阻断两种工作特性。根据其对导通与阻断的可控性，电力电子器件可分为三类。电源变换或控制 1）通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件被称为半控型器件，像普通晶闸管其关断完全是由在主电路中承受的电压和电流决定的。 2）通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件被称为全控型器件，例如可关断晶闸管、电力晶体管等器件。 表7-1。全控型电力电子器件一般具有三个电极，其中一个电极是控制电极，如表7-1中的图形符号上的B电极和G电极，另外两个电极按要求串接在主电路中。控制信号经控制电极控制电力电子器件的导通和关断，因此，可以把电力电子器件等效为一个电子开关来分析电源变换电路。 本章就上述四种电源变换的基本工作原理进行分析。 第二节 交流-直流变换(AC-DC) 由于交流电源的获得比较方便，因此工农业生产用电和生活用电广泛使用交流电。但在电子电路及设备中，一般都需要稳定的直流电源供电，例如汽车就采用直流电系。它们所需要的直流电源，一般是由交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。其过程如图7-1所示： 一、整流电路 整流电路主要是靠二极管的单向导电性将交流电变换为直流电。根据交流电源的相数，整流电路可分为单相整流、三相整流和多相整流。从整流后所得电压波形看，又可为半波整流与全波整流。 1.单相半波整流电路 单相半波整流电路，也是最简单的整流电路，由整流变压器T、整流元件VD（半导体二极管）及负载电阻RL组成。变压器二次绕组电压为 ，波形如图7-2（b）所示。 当交流电压u2处于正半周时，变压器次级的A端为正，B端为负，二极管VD承受正向电压而导通。如果忽略二极管的正向压降，负载电阻两端电压uo = u2。电流的路径为A→VD→RL→B。负半周时，B端为正，A端为负，二极管VD承受反向电压而截止，无电流通过负载电阻RL，负载电阻两端电压uo = 0。二极管两端电压uD = u2 。可见，在负载RL上得到的是单相脉动直流电压。 uo 、io、uD的波形分别如图7-2（c）、(d)、(e)所示。由图可知，输出电压在一个周期内，只有正半周导通，所以输出电压为半个正弦波。 脉动直流电压的大小常用一个周期的平均值来表示，即输出平均电压为 （7-1） 流过负载电阻RL和二极管的平均电流为 （7-2） 二极管截止时承受的最高反向电压UDRM等于变压器次级电压的最大值Um2，即 （7-3） 在选择二极管时，应满