(完整版)(1)电动汽车电力电子
电力电子技术(第二版)课件
利用电力电子技术实现分布式发电和 微电网的并网运行，提高能源利用效 率和供电可靠性。
灵活交流输电系统
通过电力电子技术实现灵活交流输电， 优化电力传输，降低传输损耗，提高 电力传输的效率和稳定性。
新能源系统
风力发电
利用电力电子技术实现风 力发电系统的变速控制和 最大功率跟踪，提高风能 利用率和发电效率。
详细描述
直流斩波电路主要由开关器件和储能元件组成，通过控制开关器件的通断状态，调节储能元件的充放 电过程，从而实现对直流电的电压或电流的调节。直流斩波电路广泛应用于电力机车、电动汽车、不 间断电源等场合。
交流调压电路
总结词
交流调压电路是利用自耦变压器或接触 器的通断控制，实现对交流电电压的调 节的电路。
节能控制
通过电力电子技术实现设备的节能控制，降低能耗，提高能源利用 效率。
智能家居与楼宇自动化
利用电力电子技术实现智能家居和楼宇自动化，提高居住环境的舒 适度和节能性。
电机与电力牵引
电机驱动与控制
利用电力电子技术实现电机的高效驱 动和控制，提高电机运行性能和稳定 性。
电力牵引
通过电力电子技术实现轨道交通和电 动汽车的牵引供电与控制，提高交通 工具的运行效率和安全性。
控制等，提高能源利用效率。
技术挑战与创新
电力电子技术在节能减排中仍面 临技术挑战和创新需求，需要不 断研究和探索新的应用领域和技
(1)电动汽车电力电子
技术领域及概念的划分
GTO（门极可关断晶闸管)： 门极正脉冲使其导通，负脉冲使其关断。 在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用 但驱动功率需求非常大，其电流开关增益只有5左右。 虽然开关时间较SRC快的多，但任然较长，导致开关 损耗大，开关频率低。
技术领域及概念的划分
电力MOSFET（特点和GTO相反)： 用栅极电压来控制漏电流，驱动电路简单，所需驱 动功率小，开关速度快，工作频率高。 但电流容量小，耐压低，一般只适合10kW以下的电 力电子装置。 因此在电动汽车应用领域，特别是小功率电动汽车 功率变换装置中大量使用MOSFET，其中各类低压DC/ DC变换装置几乎都用的是MOSFET。传统的汽车电子 领域同样也大量使用MOSFET。
车辆类型 纯电动压缩式垃圾车 纯电动洒水车
纯电动压缩式垃圾车
纯电动自装卸式垃圾车
纯电动洒水车 纯电动自卸式垃圾车 纯电动桶装垃圾运输车 纯电动桶装垃圾运输车
纯电动压缩式垃圾车
纯电动自装卸式垃圾车
纯电动自卸式垃圾车 纯电动桶装垃圾运输车 纯电动桶装垃圾运输车
生产年份 2009 2009
2010
2010
车辆名称 纯电动吸尘车 纯电动吸尘车 纯电动吸尘车
纯电动吸尘车
生产年份 2008 2010 2011
2012
一汽（四川）专用汽车公司
车辆型号
2024版电力电子技术完整版全套PPT电子课件[2]
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整流电路
整流电路的工作原理
介绍整流电路的基本工作原理，包括 半波整流、全波整流和桥式整流等。
整流电路的应用
列举整流电路在电力电子领域的应用， 如电源供应器、电池充电器和电机驱 动器等。
整流电路的类型
详细阐述不同类型的整流电路，如单 相半波整流电路、单相全波整流电路、 三相半波整流电路和三相全波整流电 路等。
电力电子技术完整 版全套PPT电子课 件
contents
目录
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 电力电子电路 • 电力电子技术的控制策略 • 电力电子技术的实验与仿真
01
电力电子技术概述
电力电子技术的定义与发展
定义
电力电子技术是一门研究利用半导 体器件对电能进行变换和控制的科 学。
发展历程
半实物仿真实验
结合实验室搭建电路和虚拟仿真实验，通过接口设备将两者连接起 来，实现实时数据交互和联合仿真。
电力电子技术的仿真工具
MATLAB/Simulin k
提供丰富的电力电子元件库和仿真模型，支持多种控制策 略的实现和性能分析。
PSIM
专注于电力电子系统仿真，具备强大的电路分析功能和丰 富的元件库。
从早期的整流器、逆变器到现在的 高频开关电源、智能电网等，电力 电子技术经历了多个发展阶段。
电力电子技术的应用领域
能源转换
新能源汽车电力电子技术-课程标准
《新能源汽车电力电子技术》课程标准
的教学模式和行动导向的教学方法；
2.教学场所中应设置理论教学区和实操教学区，最好在理论教学区中还能设置学习讨论区，配备课程中各学习任务所需的挂图、电子元器件手册、电工手册、计算机查询系统等；
3.为保证教学安全和实践效果，建议每位指导教师负责组织和指导15-20个学生，学生分
组控制在4-8人/组；
4.教师在讲授或演示教学中，尽量使用多媒体教学设备，配备丰富的课件、解剖总成或零部件等教学辅助设备；
5.评价方式以学生自评为主，学生互评为辅，教师在评价过程中起引导调控作用。教师评价内容：要观察学生的学习过程，根据学生自我评价和小组评价情况，给出总体评价和改善意见。
6.教学内容在实际教学过程中，要以实际的行业技术进展、师资、学生、场地和设备等条件进行调整，并结合本地区企业生产实际、具体学习任务对教学时间和教学内容进行不断修改和完善。
电力电子技术完整版全套PPT电子课件
逆变电路
逆变电路的工作原理
01
解释逆变电路的基本工作原理，包括电压型逆变电路和电流型
逆变电路等。
逆变电路的类型
02
详细介绍不同类型的逆变电路，如单相逆变电路、三相逆变电
路和多电平逆变电路等。
逆变电路的应用
03
概述逆变电路在电力电子领域的应用，如不间断电源、变频器
和太阳能发电系统等。
直流-直流变流电路
1 2
直流-直流变流电路的工作原理
阐述直流-直流变流电路的基本工作原理，包括 降压型、升压型和升降压型等。
直流-直流变流电路的类型
详细介绍不同类型的直流-直流变流电路，如线 性稳压电源、开关型稳压电源和电荷泵等。
3
直流-直流变流电路的应用
列举直流-直流变流电路在电力电子领域的应用 ，如笔记本电脑、手机和平板电脑等便携式设备 的电源管理。
电力电子技术与材料科学、计 算机科学等多学科的交叉融合
将更加紧密。
02
电力电子器件
不可控器件
电力二极管（Power Diode）
01
04
Biblioteka Baidu
晶闸管（Thyristor）
结构简单、工作可靠
02
05
四层半导体结构，具有三个极
具有单向导电性，可用于整流电路
03
06
可控的单向导电性，用于可控整流电路
(完整版)电动汽车结构与原理
名词解释
1.纯电动汽车：指由蓄电池或其他储能装置作为电源的汽车。
2.再生制动：指将一部分动能转化为电能并储存在储能设备装置内的制动过程。
3。续驶里程:指电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以一定的行驶工况，能连续行驶的最大距离。4.逆变器:指将直流电转化为交流电的变换器。
5。整流器:指将交流电变化为直流电的变换器.
6。DC/DC变换器：指将直流电源电压转换成任意直流电压的变换器。
7。单体蓄电池：指构成蓄电池的最小单元，一般由正、负极及电解质组成。
8.蓄电池放电深度:指称为“DOD"，表示蓄电池的放电状态的参数,等于实际放电量与额定容量的百分比. 9。蓄电池容量:指完全充电的电池在规定条件下所释放的总的电量，用C表示。
10.荷电状态：称为“SOC",指蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比。
11.蓄电池完全充电：指蓄电池内所有的活性物质都转换成完全荷电的状态。
12。蓄电池的总能量:指蓄电池在其寿命周期内电能输出的总和。
13。蓄电池能量密度：指从蓄电池的单位质量或体积所获取的电能。
14.蓄电池功率密度:指从蓄电池的单位质量或单位体积所获取的输出功率。
15。蓄电池充电终止电压：指蓄电池标定停止充电时的电压。
16.蓄电池放电终止电压：指蓄电池标定停止放电时的电压。
17。蓄电池能量效率：指放电能量与充电能量之比值。
18。蓄电池自放电：指蓄电池内部自发的或者不期望的化学反应造成的电量自动减少的现象.
19.车载充电器：指固定安装在车上的充电器.
20.恒流充电：指以一个受控的恒定电流给蓄电池进行充电的方式。
2024版《电力电子技术》PPT课件
电力电子技术的定义与发展
01020304
定义晶闸管时代可控硅时代现代电力电子时代
用于高压直流输电、无功补偿、有源滤波等，提高电力系统的稳定性
和效率。用于电动汽车、电动自
行车、电梯等电机驱动
系统，实现高效、节能
的电机控制。
用于太阳能、风能等新
能源发电系统，实现能
源的高效利用和转换。
用于自动化生产线、机
器人等工业设备，实现
设备的精确控制和高效
运行。
电力系统电机驱动新能源工业自动化
数字化与智能化
随着计算机技术和人工智能的发展，
电力电子技术将实现数字化和智能化，
提高系统的自适应能力和智能化水平。
高频化与高效化
随着半导体材料和器件的发展，电力
电子技术将实现更高频率和更高效率
的电能转换。
绿色化与环保化
随着环保意识的提高，电力电子技术将更加注重绿色、环保的设计理念，降低能耗和减少对环境的影响。
工作原理特点
应用
整流电路、续流电路等
工作原理
通过门极触发导通，无法自行关断
特点
耐压高、电流大、开关速度快
应用
直流电机调速、交流调压等
工作原理特点
应用工作原理
特点
应用
逆变器、斩波器、电机驱动等
工作原理特点
应用
工作原理
开关速度快、耐压高、电流大、热稳定性好
应用
逆变器、斩波器、电机驱动等高端应用领域
特点
VS
整流电路的作用
整流电路的分类
整流电路的工作原理整流电路的应用
整流电路
逆变电路
逆变电路的作用逆变电路的分类逆变电路的工作原理逆变电路的应用
直流-直流变流电路
直流-直流变流电路的作用直流-直流变流电路的分类直流-直流变流电路的工作原理直流-直流变流电路的应用
交流-交流变流电路
交流-交流变流电路的作用交流-交流变流电路的工作原理
新能源汽车电力电子技术-习题答案
新能源汽车电力电子技术-答案集
项目一新能源汽车电路基础
任务1 电流对人体的伤害
课前学习
1 √；
2 √；
3 √；
4 √；
5 ×
任务实施
1、实训设备认知
3、识读电路图
串联
4、电路搭建与验证
（1）略；电压大小不变的情况下，人体接触电极的面积越大，人体的电阻越小，流经人体的电流越大
（2）略；电压大小不变的情况下，电流流经人体的距离越长，流经人体的电流越小
（3）略
（4）在没有构成回路；在没有构成回路
课后习题
1、选择题（1）D；（2）B；（3）D；（4）A；（5）B
2、判断题（1）×；（2）×；（3）×；（4）√；（5）√
任务2 欧姆定律
课前学习
1 √；
2 √；
3 ×；
4 ×；
5 √
任务实施
2、实训设备认知
3、识读电路图
电流表；电阻；串联；并联
5、电路搭建与验证
（1）115；204；300；略；略；电阻大小不变的情况下，电阻两端的电压越大，流过电阻的电流越大
（2）；大；正比
（3）略；115，17；204，19.6；300，20；略；略；电阻两端电压大小与相应电流大小的比值等于电阻大小
课习题后
1、选择题（1）A；（2）B；（3）B；（4）A；（5）A
2、判断题（1）√；（2）√；（3）×；（4）×；（5）√
项目二新能源汽车电力电子元件
任务1 超级电容原理与应用
课前学习
1 √；
2 ×；
3 √；
4 √；
5 ×
任务实施
3、实训设备认知
3、识读电路图
（1）电容；（2）开关S1，电机；（4）串联；（5）并联；（6）S1 4、电路搭建与验证
（1）0.33，0.166；1.68，0.166；2.44，0.166；2.85，0.165；
电力电子技术ppt课件
探讨提高电机驱动系统性能的方法，如提高调速精度、降低噪音等， 并介绍相关测试方法。
新能源发电系统实例
新能源发电技术概述
介绍太阳能、风能等新能源发 电技术的基本原理和发展趋势 。
新能源发电系统组成与设 计
详细阐述新能源发电系统的组 成部分，包括光伏电池板、风 力发电机、储能装置和逆变器 等，并介绍各部分的设计方法 和选型依据。
详细阐述智能电网中的关键 技术应用，包括先进计量体 系（AMI）、需求响应管理 （DRM）、分布式能源接入 与管理等。
智能电网与电力 电子技术的融合
分析智能电网与电力电子技 术的关系，探讨电力电子技 术在智能电网中的应用前景 和挑战。
智能电网案例分 析与展望
通过具体案例分析智能电网 的实际应用效果，展望智能 电网未来的发展方向和趋势 。
新能源发电系统控制策略
分析新能源发电系统的控制策 略，如最大功率点跟踪（ MPPT）、并网控制等。
新能源发电系统性能评估 与优化
探讨新能源发电系统性能评估 指标和方法，以及提高系统性 能的优化措施。
智能电网技术应用实例
智能电网概述
介绍智能电网的基本概念、 技术特点和发展趋势。
智能电网关键技 术应用
03
02
优点
能够实现快速、无级调节负载功率 。
应用领域
电加热、电焊机等。
新能源汽车与电力电子技术
2.3.2 燃料电池工作原理 2.3.3 燃料电池能源管理系统 2.4 混合动力汽车 2.4.1 混合动力汽车的种类 2.4.2 动力传动系统及控制 参考文献 第3章 新能源汽车的电机驱动系统 3.1 新能源汽车电机驱动系统概述 3.1.1 新能源汽车电机驱动系统的种类及特点3.1.2 新能源汽车对驱动电机的性能要求 3.1.3 驱动电机的分类 3.2 直流电机驱动系统 3.2.1 直流电机的基本构造 3.2.2 直流电机的性能特点 3.2.3 直流电机的调速方法 3.3 交流异步电机驱动系统 3.3.1 三相异步电机的构造及工作原理 3.3.2 交流异步电机的性能特点 3.3.3 交流异步电机的控制方法 3.4 永磁电机驱动系统 3.4.1 永磁电机的分类 3.4.2 永磁同步电机的结构特点 3.4.3 永磁同步电机的性能特点 3.4.4 永磁同步电机的控制方法 3.4.5 轮毂电机 3.4.6 永磁无刷直流电机的工作特性及控制技术3.5 开关磁阻电机驱动系统 3.5.1 开关磁阻电机的结构特点及工作原理 3.5.2 开关磁阻电机的性能特点 3.5.3 开关磁阻电机的运行特性及原理 3.5.4 开关磁阻电机的控制方法 3.5.5 开关磁阻电机功率变换器实例 3.6 新能源汽车驱动系统的发展方向 3.6.1 电机的发展方向 3.6.2 驱动系统控制技术的发展方向 参考文献 第4章 新能源汽车的储能系统
2024版年度电力电子技术全套课件
07
电力电子技术的应用 实例
2024/2/3
34
开关电源
2024/2/3
原理与分类
详细阐述开关电源的工作原理，包括AC/DC、DC/DC转换等， 并介绍其分类，如线性电源、开关电源等。
设计与实现
深入分析开关电源的设计方法，包括电路拓扑、控制策略、磁性 元件设计等，并提供实际设计案例。
性能与优化
25
05
直流-直流变流电路
2024/2/3
26
降压型直流-直流变流电路
2024/2/3
工作原理
降压型直流-直流变流电路通过开关管的导通和关断，控 制电感的充放电过程，从而实现输入电压到输出电压的降 压转换。
电路组成 降压型直流-直流变流电路主要由开关管、电感、电容、 二极管等元件组成。
应用场景 降压型直流-直流变流电路广泛应用于各种需要降压的电 子设备中，如电源适配器、LED驱动电路等。
维护与保养
提供UPS的维护保养建议，包括定期检查、更换电池、清洁散热系 统等。
36
变频调速器
2024/2/3
原理与类型
阐述变频调速器的工作原理，介绍不同类型变频调速器的特点和 应用范围。
控制策略
分析变频调速器的控制策略，包括开环控制、闭环控制等，并探讨 现代控制理论在变频调速中的应用。
应用与节能
《电力电子技术》课程标准(完整版)资料
《电力电子技术》课程标准（完
整版）资料
(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）
《电力电子技术》课程标准
一、教学对象
电气技术应用专业、机电技术应用专业的学生
二、课程的性质和定位
电力电子技术课程是电气技术、机电技术专业的一门专业必修课程，也是一门实践应用性强的专业技术课。根据该本专业的人才培养目标，学生通过对本课程的学习，了解各种电力电子器件的结构、型号、分类、符号和工作特性，了解电力电子器件的驱动和保护电路。熟悉可控整流电路的结构、工作原理、性能特点和简单计算，学会可控整流电路的安装接线、通电调试和故障处理的技能；了解有源逆变的条件和无源逆变的用途；熟悉PWM技术在各种电力电子变换电路的应用；熟悉交流变频电路的种类、结构和工作原理；了解交流调压电路的工作原理，学会交流调压电路的安装接线和通电调试技能。了解开关电源、UPS、中频电源等典型电力电子设备的工作原理、性能特点和应用场合。了解电力电子技术的新器件、新电路和新用途，为今后从事专业工作打下较坚实的基础。它以《电气安装与实施》课程的学习为基础，也是进一步学习《PLC控制系统的设计与维护》、《交直流调速系统运行与维护》课程的基础。
三、教学目的
1. 了解电力电子技术的应用领域，电力电子器件和电力电子新技术的发展方向。
2. 掌握各种电力电子器件的结构、型号、符号、性能特点和用途的有关知识。
3. 掌握电力电子器件的驱动和保护方法。
4. 掌握可控整流电路电气原理、工作波形和性能特点的分析方法，可控整流电路的简单计算方法。
5. 掌握有源逆变的电路和使用条件，无源逆变电路的分类、特点和应用的有关知识。
汽车电工电子技术基础课件第七章纯电动汽车与电源变换器
由以上分析可知，对于笼型交流异步电动机，通过改变定子绕组极对数或改变定子 电源频率都可以达到调速的目的。
7-1 纯电动汽车
5. 电机控制器 电机控制器是控制动力电源与驱动电机之间能量传输的装置，主要由电子控制模 块、驱动模块、功率变换模块和各种传感器组成。其功能是从动力蓄电池获得电能，经 逆变器调制后，提供给驱动电机所需要的电压和电流，满足车辆对转速和转矩等在各种 工况下的要求。 （1）电子控制模块 电子控制模块对电机电流、电压、转速、温度等状态进行监测，与整车各控制单元 交互传输信息，根据不同电机的控制要求进行相应的计算。
7-1 纯电动汽车
（1）三相笼型异步电动机的结构 如图 7-1-23 所示，三相笼型异步电动机主要由定子和转子两部分组成。
7-1 纯电动汽车
（2）三相笼型异步电动机的工作原理 三个对称绕组互成 120°嵌入铁芯槽中，并以星形 连接，当通入三相交流电时，在三个绕组中会产生同样 按正弦规律变化的旋转磁场（设转速为 no）。由于转 子绕组是闭合的，因此转子绕组中便有感应电流流过， 绕组中的感应电流同时又受到旋转磁场的作用从而产生 电磁转矩，于是转子就沿着旋转磁场的方向旋转起来 （设转速为 no），如图 7-1-24 所示。
7-1 纯电动汽车
（2）驱动模块 驱动模块将微处理器输出的控制信号转换为驱动电源变换器的信号。 （3）功率变换模块 功率变换模块对电机电流进行控制，常用功率器件有大功率晶体管、门极可关断晶 体管、功率场效应管、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）以及智能功率模块等。 （4）传感器 传感器包括电流传感器、电压传感器、温度传感器和位置传感器等。
2024版电力电子技术完整版全套PPT电子课件
contents•电力电子技术概述
•电力电子器件
目录
•电力电子电路
•电力电子技术的控制策略
•电力电子技术的实验与仿真
电力电子技术的定义与发展
定义
发展历程
如太阳能、风能等可再生能源的转换与利用。如电动汽车、电动自行
车等电机驱动系统的控
制。
如智能电网、分布式发
电等电力系统的优化与
控制。
如变频器、伺服系统等
工业自动化设备的控制。
能源转换电机驱动电力系统工业自动化
高效率、高功率密度
智能化、数字化
绿色化、环保化多学科交叉融合
晶闸管（Thyristor 可控的单向导电性，用于可控整流电路
Power Diode ）
具有单向导电性，可用于整流电路
0104
0205
0306
电力晶体管（Giant Transistor，
GTR）具有耐压高、电流大、开关特性
好等优点
通过在门极施加负脉冲使其关断
电流控制型器件，通过控制基极电流来控制集电极电流可关断晶闸管（Gate Turn-Off
Thyristor，GTO）
具有可控的开关特性，适用于高
电压、大电流场合
01
电力场效应晶体管（Power MOSFET ）
02
电压控制型器件，通过控制栅源电压来控制漏极电流
03
具有开关速度快、输入阻抗高、
热稳定性好等优点
04
绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor ，IGBT ）
05
结合了MOSFET 和GTR 的优点，具有电压控制、大电流、低饱和压降等特性
06
广泛应用于电机控制、电源转换
等领域
整流电路
整流电路的工作原理
介绍整流电路的基本工作原理，包括
半波整流、全波整流和桥式整流等。
整流电路的类型
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车辆类型 纯电动压缩式垃圾车 纯电动洒水车
纯电动压缩式垃圾车
纯电动自装卸式垃圾车
纯电动洒水车 纯电动自卸式垃圾车 纯电动桶装垃圾运输车 纯电动桶装垃圾运输车
纯电动压缩式垃圾车
纯电动自装卸式垃圾车
纯电动自卸式垃圾车 纯电动桶装垃圾运输车 纯电动桶装垃圾运输车
生产年份 2009 2009
2010
2010
共建设大型充/换电站十余处，安装充电桩数千个
环境改善
纯电动专用车具有零排放和低噪声的特点，能够有效缓解 能源和环境压力。
现有的专用车大多采用燃油发动机系统（部分车型采用双 发动机系统），具有能耗高、噪声大、排放差等特点，成 为城市空气污染的主要来源之一。
柴油发动机的车型产生的细微颗粒物排放，更是城市雾霾 （PM2.5）的重要因素之一。
技术领域及概念的划分
IGBT（绝缘栅极晶体管)： 是电动汽车电力电子技术的核心部件，其开关速度 高，开关损耗小。其开关频率比GTO要高的多，但 比MOSFET低，开关损耗与电力MOSFET相当。 通态压降比电力MOSFET低，特别是在电流较大的 区域 输入阻抗高，驱动电流小，驱动电路简单 电压、电流容量比电力MOSFET高的多 目前的发展已有取代GTO的趋势
同步整流技术
从20世纪80年代初开始，国际电源界研究开发同 步整流技术。当电路的输出电压非常低时，若仍然 采用二极管就使得效率难于提高，可采用同步整流 技术，也就是采用通态电阻非常小（几毫欧）的M OS管，代替肖特基管，用于低压、大电流输出的D C/DC变换器中。（简称SR）
同步整流技术
电压自驱动SR-正激变换器及理想驱动电压波形 主要应用在低压DC/DC变换模块，如5V/3.3V,5V/1. 8V,3.3V/1.8V,12V/5V(大电流)等控制电路的电压变 换上。
底盘型号
BJ1071VDE0A-1 BJ1071VDE0A
BJ1020EV6 /BJ1020EV7 BJ1020EV8 /BJ1020EV9 BJ1020EV10
BJ1031EVJA1/BJ1031EVJA2
BJ5163EKF0D BJ5036XXYEV-1
生产数量 24 245 129 40 755 326 525 40 60 40
德国 • 2011年“国家电动汽车计划” • 50亿欧元投资2020年目标：1:45 日本 • 2010启动“新一代汽车计划” • 2030年实现电驱动“All Japan”体制 欧盟 • “欧洲统一交通区域路线图” • 2050年实现汽车减排40%
Hale Waihona Puke Baidu
电动汽车国内政策
发展新能源汽车成为我国的国家战略。 2010年，我国 将新能源汽车列入重点发展的战略性新兴产业，2012 年发布《节能与新能源汽车产业规划（20122020）》，明确了以纯电驱动为汽车工业转型的主要 战略取向。新能源汽车为实现我国汽车工业技术转型升 级和跨越发展提供了重大历史机遇。
追求目标
实现电源的高功率因数整流与逆变
提高系统的动态响应能力
2.4 电池模拟器方案
为了达到电池模拟器的两个功能，选用PWM整流加双 向DC-DC两级串联的方案
3.1 PWM整流拓扑结构
电流型
直流侧采用电感进行直流储能，从而使整流器直流侧 呈高阻抗的电流源特性，体积大、动态响应慢
2184
生产年份 2009 2010 2011 2012 2010
2011 2011 2012 2010 2012
产能 10000辆/年
20000辆/年 20000辆/年 5000辆/年 55000辆/年
2.纯电动环卫车整车（北京华林）
序号 1 2 3
4
5 6 7 8 9
10
11 12 13 合计
技术领域及概念的划分
GTO（门极可关断晶闸管)： 门极正脉冲使其导通，负脉冲使其关断。 在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用 但驱动功率需求非常大，其电流开关增益只有5左右。 虽然开关时间较SRC快的多，但任然较长，导致开 关损耗大，开关频率低。
技术领域及概念的划分
电力MOSFET（特点和GTO相反)： 用栅极电压来控制漏电流，驱动电路简单，所需驱 动功率小，开关速度快，工作频率高。 但电流容量小，耐压低，一般只适合10kW以下的 电力电子装置。 因此在电动汽车应用领域，特别是小功率电动汽车 功率变换装置中大量使用MOSFET，其中各类低压 DC/DC变换装置几乎都用的是MOSFET。传统的汽 车电子领域同样也大量使用MOSFET。
车辆型号
HLT5074ZYSEV
HLT5162GSSEV HLT5074ZYSEV HLT5076ZYSEV HLT5071ZZZEV HLT5072ZZZEV HLT5165GSSEV HLT5022ZLJEV HLT5024CTYEV HLT5026CTYEV HLT5074ZYSEV HLT5076ZYSEV HLT5071ZZZEV HLT5072ZZZEV HLT5023ZLJEV HLT5031 CTYEV HLT5032 CTYEV
整流输出
380VAC输入
整流输出
整流输出
技术领域及概念的划分
可控整流技术： 主要在地面充电机。
380VAC输入
整流输出
全控桥整流
380VAC输入
整流输出
半控桥整流
技术领域及概念的划分
预充电： 优点：工作可靠，使用寿命长，成本低 缺点：有损耗，影响效率，需要散热
晶闸管模块
充电电阻
技术领域及概念的划分
电动汽车电力电子技术和电机驱动技术
主讲人：董玉刚 电动车辆国家工程实验室
电动汽车国外趋势
发展新能源汽车已经成为全球共识，各国相继发布实施 了新的新能源汽车发展战略，进一步明确了产业发展方 向，明显加大了研发投入与政策扶持力度，未来10年 将迎来全球汽车产业转型升级的重要战略机遇期。
美国 • 奥巴马：2015年100万辆电动车上路 • 2011研究生汽车技术教育计划(GATE) 助力电动车
2010 2010 2010 2010
2011
2011
2011 2011 2011
数量 10 6 55
130
60 220 175 360 25
32
346 250 275 1944
3.纯电动环卫车整车
序号 1 2 3 4
合计
序号 1
合计
北京天路通科技有限公司
车辆型号 BTL5071TSLEV BTL5072TSLEV BTL5072TSLEV BTL5071TSLEV BTL5072TSLEV
电池模拟器
电池模拟器是开发电动汽车电机驱动系统的重要装 置，是电力电子技术的一种典型应用： 关键是实现功率的双向流动
电池模拟器的两大功能
电动车辆实验台用电池模拟电源的重要作用表现在如下两个方面： 1）能输出可调的直流电压，模拟电池输 出特性
2）电机制动的能量回馈
采用回馈并网，较能耗制动更节约能源，对节约能源有重要意义。
成果推广应用
截至2012年12月，项目累计生产相关类型电动车辆超过 2200辆。建立了国际上技术水平最高、运行规模最大的纯电 动专用车队，在北京和成都市城区得到批量应用，其中仅在 北京市已交付纯电动环卫车辆1103辆、物流车40辆。
1.纯电动专用车电动化底盘（北汽福田）
序号
1
2 3 4 5 合计
车辆名称 纯电动吸尘车 纯电动吸尘车 纯电动吸尘车
纯电动吸尘车
生产年份 2008 2010 2011
2012
一汽（四川）专用汽车公司
车辆型号
车辆名称
生产年份
SCZ5160GSSBEV 纯电动洒水车
2012
数量 1 2 40 37 80
数量 90 90
电动汽车应用到电力电子技术和电机驱动技术的部件
电动汽车专用： 主电机驱动系统 使用高压供电的辅助电机驱动系统，如：水泵、 气泵、转向油泵、操控电机、空调电机、上装电机 驱动 车载充电机、地面充电机 高压DC/DC 电池均衡器 汽车电子： 车载低压电池供电的各类功率变换装置
技术领域及概念的划分
技术涵盖： 半导体的理论研究、和生产制造。（未来的发展： 碳化硅技术） 功率半导体器件的分类和工作特性：
主要：二极管 MOSFET 晶闸管 GTO IGBT IGCT 功率半导体驱动技术 变流器主回路设计技术 变流器控制技术
技术领域及概念的划分
二极管特性（基础）： 通态管压降和损耗 结电容和高频特性 换向损耗（很重要，但是容易被忽视） 二极管的基本应用： 整流、续流、限幅/钳位、稳压 电力二极管： 整流、快恢、肖特基
政策
• 《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》 • 《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》 • 《私人购买新能源汽车试点财政补助资金管理暂行办法》
规划
• 2015年实现纯电驱动汽车保有辆达到50万辆 • 2020年达到200万辆
地区发展
新能源车辆成为北京汽车工业发展的战略方向。
北京是我国新能源汽车首批“十城千辆”示范城市以及“私人购买新能 源汽车”试点城市之一 2009年以来，北京市已投入科研经费5亿元，累计34款纯电动汽车列入 国家汽车产品公告 计划2015年底拥有5000辆纯电动公共领域用车和30000辆私人购买新 能源汽车 已经开发了多种纯电动客车、特种车、乘用车车型，创建了整车销售、 整车租赁以及裸车销售、电池租赁等不同的商业模式
全控技术： 电机驱动技术 开关电源技术 电力电子技术在电动车方面主要的应用是电机驱动 和开关电源技术，其中如车载充电机，车载高压DC /DC使用的就是开关电源技术。
开关电源技术
开关电源是采用功率半导体器件作为开关元件，通 过周期性地控制开关元件的通断时间或通断的频率 来调整或维持输出电压恒定的装置。 特点： 高频化 模块化 数字化 绿色化 未来的技术突破：谐振技术
技术领域及概念的划分
晶闸管（又称可控硅，SCR)： 在电力电子器件中，它能承受的电压和电流仍然是 目前最高的，且工作可靠，因此在大容量的应用场 合占有重要的地位。因此，在电动汽车预充电环节 大量使用。 正反馈深度饱和导通:（使用强触发脉冲列的原因） 相控调压控制：地面大功率充电机部分产品使用该 技术(该模式下强触发脉冲列非常重要） 换向损耗（很重要，但是容易被忽视）
技术领域及概念的划分
MOSFET的实际使用特点： 以MOSFET为核心功率器件的电动汽车电力电子装 置，如果有故障和损毁，一般问题都出在MOSFET （俗称MOS管）。其中90%以上的原因是瞬间过流， 其次是吸收电路失效，瞬间过压损毁，再次触发信 号不到位，使其工作在线性区，最后可能就是散热 条件不足。 目前大部分的开关电源使用的是MOSFET，电动汽 车中许多控制装置的开关也在使用MOSFET
电压型
直流侧采用电容进行直流储能，从而使整流器直流侧 呈低阻抗的电压源特性，较快的响应速度且易于实现
PWM波形调制方法
SPWM调制方法
PWM波形调制方法
SVPWM（空间电压矢量）调制方法
VDC/2 0
VDC/2
C B A
β
Vs3(0.1.0)
Vs2(1.1.0)
Vs7(0.0.0) Vs8(1.1.1) Vs1(1.0.0)
技术领域及概念的划分
电力电子 技术
电机驱动 技术
电机控制 理论
电力电子技术的广义概念 电力电子技术的工程概念
电机控制理论的概念
电机驱动技术的概念
技术领域及概念的划分
电力电子技术的广义概念
通过电子技术对半导体装置进行控制，实现功率变 换的技术。 电力电子技术是一门跨学科垮领域的技术，它是相 关电力技术电子技术的有机结合，并在此基础上逐 渐发展完善的成学科成体系的学术领域。
开关电源技术
开关电源技术
软开关基本技术 软开关包括零压开关（ZVS）和零流开关（ZCS）。 它们都是应用电路谐振原理实现开关动作时电压或 电流为零，实现开关损耗为零。
BUCK型ZCS-PWM 变换电路
软开关基本技术
BUCK型ZVS-PWM 变换电路
目前，已有数百种在上述基础上经过变形的 谐振型电路，目前有些车载DC/DC装置采用 了该技术
Vs4(0.1.1)
α
Vs5(0.0.1)
技术领域及概念的划分
应用及技术发展： 不控器件：不控整流技术（基础） 半控技术：可控整流技术、固态继电器、中频自激 技术 全控技术：PWM逆变，DC/DC,AC/DC,DC/AC,A C/AC
技术领域及概念的划分
不控整流技术：
主要在车载，或地面充电机的前端，或隔离高频开 关电源的次级使用。
220VAC输入