学习情境三 功率变换电路
功率变换电路
![功率变换电路](https://img.taocdn.com/s3/m/024c9722ccbff121dd3683f5.png)
S1 S2
T
t
S1 S2
电能变换与控制研究所
S1 S2
三、DCM模式工作原理和基本关系
iS ii S
L
iL iO
R
L
Ui
D
C
Uo
S 导通
Ui
C
R
Uo
L
iL 0
iS ii S
L
iL iO
R
C
R
Uo
Ui
D
C
Uo
S 关断
iL 0
C R
Uo
电能变换与控制研究所
开关管导通时,电流从0开始 增加,其增量为:
D 0.6 1
电能变换与控制研究所
2 基本关系式: 稳态时,一个开关周期内输出滤波电容的平均充电电 流与放电电流为零,所以输出电流就是电感电流的平均值:
I L min I L max Io 2
Ui UO
ton
DT
toff
(1-D)T
t
uL
假定损耗为零,则输出功率 应该等于输入功率:
PL / C 0 Pi Po U i I i U o I o Io 1 Ii D
流过开关管S的电流是电源的输 入电流,为了减小电源输入端的电 流脉动,可在电源输入端并接一个 输入滤波电容。
Ui UO
ton
DT
toff
(1-D)T
t
uL
Ui -UO -UO
iL
I Lm
I LM
电能变换与控制研究所
2 基本关系式:
1 稳定状态下: U L T
Ui UO
ton
DT
toff
功率变换电路的工作原理
![功率变换电路的工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/6569c4ec85868762caaedd3383c4bb4cf7ecb724.png)
功率变换电路的工作原理说起功率变换电路的工作原理,咱得先聊聊啥是功率变换电路。
说白了,它就是个大能量的转换器,能把高压直流变成低压直流,跟变戏法似的,只不过这戏法里头的门道,可比街头巷尾的魔术复杂多了。
我那时候学这个,老师就说,功率变换电路里头,有个关键的角色,叫功率开关器件,它就像个开关,一会儿开,一会儿关,频率高得让人眼花缭乱。
驱动电路呢,就用PWM(脉宽调制)这套本事,来控制这个开关的工作。
你想啊,脉冲的宽度一变,开关管的导通时间不就跟着变了嘛,这样一来,传递的能量大小也就随心所欲了。
说到这PWM,它可真是个好东西,不光是功率变换电路里头的宝贝,就连咱家里那彩电、音响的供电电源,都离不开它。
PWM控制芯片就像个指挥官,产生两路相位相反的驱动信号,指挥着功率开关器件工作,通过调整脉冲宽度,就能让输出电压稳稳当当的,跟老和尚念经似的,波澜不惊。
再往里说,功率变换电路里头,还有个MOS管,这可是个大家伙,绝缘栅场效应管,听着就高端大气上档次。
它利用半导体表面的电声效应工作,栅极不导电,输入电阻能高到105欧姆,厉害得很。
栅源电压一变,半导体表面的感生电荷也跟着变,漏极电流就这么被控制住了。
我记得有次做实验,看着MOS管在那儿一开一关,心里头那个激动啊,就跟看世界杯决赛似的。
缓冲器跟MOS管并接在一起,减少电压应力,降低EMI,防止二次击穿,这些元件就像一群保驾护航的勇士,确保MOS管能稳稳当当地工作。
还有啊,那变压器也是个关键角色,开关管一关断,原边线圈就容易产生尖峰电压和尖峰电流,这时候,缓冲器里的元件就派上用场了,它们能很好地吸收这些尖峰,保护电路不受损害。
就像咱们平时开车,遇到坑坑洼洼的路面,减震器就能让咱们坐得舒舒服服的,不至于颠得屁股疼。
说到这,我想起有次跟同事老张聊起这功率变换电路,他一脸懵懂地看着我,说:“这玩意儿怎么这么复杂啊?”我笑着拍了拍他的肩膀,说:“老张啊,这东西就跟人生似的,复杂得很,但只要咱们用心去学,总能把它搞个明白。
学习情境三手机主要元器件识别与检测
![学习情境三手机主要元器件识别与检测](https://img.taocdn.com/s3/m/731a9edff12d2af90342e6b0.png)
学习情境三手机主要元器件识别与检测❖任务1 手机维修工具和仪表的使用❖任务2 手机元器件的拆焊❖任务3 电阻、电容、电感元器件的识别与检测❖任务4 二极管、三极管元器件的识别与检测❖任务5 场效应管、稳压模块元器件的识别与检测❖任务6 VCO组件、天线开关、滤波器、功率放大器的识别与检测❖任务7 送、受话器、振铃、振动器的识别与检测❖任务8 磁控元件、接插件、SIM卡座、键盘的识别与检测❖任务9 CPU、暂存、字库、码片的识别与检测℃2. 在使用指针式万用表之前,应先进行调零。
3. 在使用万用表过程中,不能用手去接触表笔的金属部分。
4. 在测量某一电量时,不能在测量的同时换档。
如需换挡,应先断开表笔,换挡后再去测量。
5. 仪表在携带时或每次用毕后,最好将开关旋钮“S2”、“S1”旋在“.”位置上。
任务3 电阻、电容、电感元器件的识别与检测一、电阻手机中电阻外形多呈薄片形状,中间大部分黑色,两端银白(焊盘,焊接点),绿色电阻在实物中采用的阻值一般不会大于500Ω,一般为保险电阻。
按照电阻外形体积大小可分为厚膜片状电阻3.2*1.6和薄膜贴片电阻(0201、0402、0603、0805等。
如0201长宽比为2毫米*1毫米)。
电阻的作用主要作用是给电路各部位提供相应的工作电压,与电容一起组成RC。
电阻的阻值贴片电阻的阻值有的会印制在电阻表面,前两位是有效数字,第三位是0的个数。
如473,即阻值为47*103=47000欧姆;若阻值小于10欧姆,用“R”表示,如2R1,即2.1欧姆,R代表小数点。
电阻的种类(1)组合电阻:手机电路中的电阻,大部分为独立的,也有双排、四排等组合电阻,排阻的阻值通常大小相同。
无极性电容器:测试时必须拆下来测试,用万用表1kΩ档,表笔两端分放在电容器的两个引脚上,对调表笔再测,均回到无穷大,则是好的电容器。
电解电容器:通常用万用表100Ω档进行测量判断。
红表笔接电容器的负极、黑表笔接电容器的正极(每次测试前,需将电容器放电),看表针的偏摆来判断电容器的质量。
《新能源汽车驱动电机与控制技术》授课计划
![《新能源汽车驱动电机与控制技术》授课计划](https://img.taocdn.com/s3/m/b06953661fb91a37f111f18583d049649b660e64.png)
2、掌握无刷直流电机的拆装;
2
实践
14
学习情境八交流异步电机及其控制技术
1、了解交流异步电机的基本结构
2、掌握交流异步电机的理论基础与工作原理;
2
理论
15
学习情境八交流异步电机及其控制技术
1、掌握交流异步电机的控制技术
2、了解交流异步电机的特点及应用;
2
理论
16
实训四交流异步电机的结构拆装
《电动汽车电驱动理论与设计》王志福,张承宁主编机械工业出版社
《电动汽车的新型驱动技术》邹国棠、程明主编机械工业出版社
《电机原理及驱动》StephenChapman主编清华大学出版社
制订依据
《新能源汽车驱动电机与控制技术》课程标准
审
批
教研室意见
签 名:
年月日
系(部、院)意见
签 名:
年月日
附:课程教学进度实施安排表
1、了解直流电机的基本结构;
2、掌握直流电机的拆装;
2
实践
11
学习情境七无刷直流电机及其控制技术
1、了解无刷直流电机的基本结构
2、掌握无刷直流电机的换向与工作原理;
2
理论
12
学习情境七无刷直流电机及其控制技术
1、掌握无刷直流电机的控制技术
2、了解无刷直流电机的特点及应用;
2
理论
13
实训三无刷直流电机的结构拆装
课程教学进度实施安排表
序号
教学内容(单元/项目)
知识与能力目标
学时
教学
方式
授课时间
授课
地点
备注
1
学习情境一新能源汽车驱动电机的认知
第三章 功率转换电路
![第三章 功率转换电路](https://img.taocdn.com/s3/m/5ae50ddab9d528ea80c77908.png)
3.3 半桥式功率转换电路
工作过程:
• 当两个开关管BG1和 BG2都截止时,电容C01, C02中点A的电压为E/2。
• 当BG1导通时,C02充 电,C01放电,中点A电 位在BG1导通终了,将下 降E/2-△E。
3.3 半桥式功率转换电路
• 当BG2导通,C01 充 电, C02放电,中点A 电位在BG2导通终了增 至 E/2+△E。
补充三 高频变压器的磁化曲线
磁路:由铁心形成而使磁通集中通过的回路叫磁 路。
铁心中的磁通 称主磁通。
少量磁通通过空气也会构成回路称漏磁通。
漏
主磁通
漏
磁
磁
通
通
变压器的磁路
补充三 高频变压器的磁化曲线
由于 特斯拉单位太大,通常多用mT表示,1T=100 0mT。有时也用高斯(Gs)表示,1T=104 Gs。
补充三 高频变压器的磁化曲线
磁通:磁感应强度B在面积S上的通量积分称为磁
通。单位:韦伯Wb
B dS
S
如果是均匀磁场,即磁场内各点磁感应强度的大小和方
向均相同,且与面积S垂直,则该面积上的磁通为
• 硬磁(永磁)材料:磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大 的铁磁材料称为硬磁材料,又称为永磁材料。 • 永磁材料磁性能指标: 剩磁 矫顽力 最大磁能积(BH) max
补充三 高频变压器的磁化曲线
磁感应强度B 是表示磁场空间某点的磁场强弱和方 向的物理量,是矢量。 大小:磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通 (磁力线)。单位:特斯拉T或Wb/m2
基本磁化曲线在开关电源变压器磁心被磁场极化时 才会出现,因此该曲线也被称为初始磁化曲线。当 变压器正常工作之后,这种初始状态就不存在了。
新能源汽车驱动电机与控制技术课程标准
![新能源汽车驱动电机与控制技术课程标准](https://img.taocdn.com/s3/m/ac2ecb2a7ed5360cba1aa8114431b90d6c8589ba.png)
《新能源汽车驱动电机与控制技术》课 程 标 准一、课程信息:课程名称 新能源汽车驱动电机与控制技术开课院部 汽车工程学院课程代码 考核性质 考试 学分 学时前导课程 《新能源汽车技术概论》、《电工电子技术》后续课程《新能源汽车故障诊断与检测技术》、《混合动力汽车结构与维修》二、课程性质和功能定位1、课程的性质本课程是高职高专院校新能源汽车技术专业的一门专业核心课。
通过本课程要使学生掌握驱动电机及电机控制器的基本工作原理、常见故障诊断方法等方面知识,使学生了解驱动电机系统的种类及特点,最终获得检修电动汽车驱动电机及控制系统检修的能力。
2、课程的功能定位本课程以为新能源汽车产业培养生产、服务第一线的应用型技能人才为立足点,面向新能源汽车技术相关企业培养全面发展的高素质、高技能人才。
通过该课程的学习,让学生掌握驱动电机的结构与工作原理、驱动电机控制器的工作原理等,熟悉国家现行的有关管理法规和政策,有一定的理论深度,培养学生综合素质能力,成为具有实用性、竞争性、开拓性的应用型人才,为今后从事新能源汽车实践、新能源汽车技术服务等方面的工作打下坚实的基础。
三、课程目标与内容1、课程总目标本课程要求学生掌握驱动电机及电机控制器的基本工作原理、常见故障诊断方法等方面知识,使学生了解驱动电机系统的种类及特点,最终获得检修电动汽车驱动电机及控制系统检修的能力。
2、课程具体目标(一) 知识教学目标1.了解电机及电机控制器的结构组成;2.了解电机及电机控制器的基本工作原理;3.掌握电机及控制器常见故障;4.掌握电机及控制器故障检测方法;5.掌握基本工具设备和仪器设备的规范使用;6.掌握旋转变压器的基本作用及检测;7.掌握高压元器件的绝缘测试;8.了解电机相关性能测试。
(二)能力培养目标1.能正确使用测量工具对车辆进行检查;2.能运用摇表对电动汽车高压部分进行绝缘检查;3.能对驱动电机系统的故障进行分析;4.能就车更换驱动电机;5.能正确使用CAN卡对知豆H1车型读取报文;6.能看懂报文格式;7.能对照报文找出故障范围;8.能发现电路检测维护过程中的安全隐患;9.能正确使用常规的仪器,仪表工具;10.能识读汽车电路系统中常用英语词汇;序号课程内容 教学目标教学载体课时教学手段教学方法 项目(章节)序号项目名称(章节名称) 知识目标 能力目标 素质目标1 学习情境一:新能源汽车驱动电机的认知任务1.1 新能源汽车驱动电机基础认知任务1.2 驱动电机的性能要求与技术优势任务1.3 驱动电机的分类、性能对比与国内发展现状任务1.4 新能源汽车驱动电机的选型了解驱动电机的基础知识;掌握新能源汽车驱动电机的性能要求;分类与性能对比;能根据需求对新能源汽车驱动电机进行选型。
学习情境三 功率变换电路
![学习情境三 功率变换电路](https://img.taocdn.com/s3/m/39fc7a5ff11dc281e53a580216fc700abb685262.png)
学习情境三功率变换电路知识准备:功率变换技术是新能源汽车的调速和转向等动力控制系统的关键技术,其基本作用就是通过合理、有效地控制电源系统电压、电流的输出和驱动电机电压、电流的输入,完成对驱动电机的转矩、转速和旋转方向的控制。
此外,新能源汽车的充电及低压设备的供电也是通过相应的功率变换技术完成。
电力电子器件正向着大容量、高可靠性、装置体积小、节约电能和智能化方向发展。
除了早期使用的功率二极管、晶闸管外,目前常用的器件主要有门极可关断晶闸管(GTO)、大功率晶体管(GTR)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅极晶体管(IGBT)、MOS控制晶闸管(MCT)等。
从新能源汽车的应用上看,MOSFET、IGBT具有较好的应用前景。
问题1:什么是功率二极管?问题1:什么是功率二极管?1)功率二极管的主要类型:功率二极管的类型主要有三种:(1)普通二极管。
普通二极管又称为整流二极管,多用于开关频率不高(1kHZ以下)的整流电路中。
其反向恢复时间较长,一般在5µs以上,这在开关频率不高时并不重要。
问题1:什么是功率二极管?1)功率二极管的主要类型:功率二极管的类型主要有三种:(2)快速恢复二极管。
快速恢复二极管可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。
其中前者反向恢复时间为数百纳秒或更长;后者则在100ns以下,甚至达到如20~30ns。
问题1:什么是功率二极管?1)功率二极管的主要类型:功率二极管的类型主要有三种:(3)肖特基二极管。
以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒二极管(SBD,简称为肖特基二极管。
肖特基二极管的优点是:反向恢复时间很短(10~40ns),正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲;在反向耐压较低的情况下,其正向压降也很小(通常在0.5Ⅴ左右),明显低于快速恢复二极管(通常在1V左右或更大),其开关损耗和正向导通损耗都比快速恢复二极管要小。
肖特基二极管的弱点是,当反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求,因此多用于200V以下的低压场合。
功率变换电路12.
![功率变换电路12.](https://img.taocdn.com/s3/m/a339fd0359eef8c75fbfb37f.png)
静态(vi=0)时,T1、T2管均截止, vo=VCC/2 ,所以电容C 上充有 VCC/2的电压,VOQ=0 正半周(vi>0)时,T1导通,T2截 止,+VCC→T1 →C →RL→GND。 电容充电。
OTL功率放大器由于静态 时vo' VCC / 2 , 所以要求输 入端(T1、T2基极)上的静 态电压也为 VCC / 2 ,即
vI (VCC / 2) vi
而OCL电路的输入端上不 需要静态电压。
OTL
OCL
大容量(几 百~几千 微法)的电 解电容器
➢ 单电源互补功放电路(OTL)的工作原理
第7章 功率变换电路
1、从功率变换的角度讨论放大电路如何有效地将 直流供电电源的能量转换为负载所需要的信号 功率。
2、如何将交流电网的能量转换为电子电路所要求 的直流电能。
主要讨论:
➢ 低频功率放大电路 ➢ 直流稳压电路
2.7.1 功率放大电路的特点和基本类型
一、 主要特点
➢ 由于输出电压或输出电流的幅度较大,功率放大 电路必须工作在大信号条件下,因而容易产生非 线性失真。如何尽量减小输出信号的失真是首先 要考虑的问题。
➢ 输出信号功率的能量来源于直流电源,应该考虑 转换的效率。
➢ 半导体器件在大信号条件下运用时,电路中应考 虑器件的过热、过流、过压、散热等一系列问题, 并要有适当的保护措施。
甲类单管功放级
Rb
Cb
+
vi
-
+VCC RL
VCC/RL VCC
为了取得最大的动态范围,必须使静态工作点Q位于负载线的中
功率变换电路
![功率变换电路](https://img.taocdn.com/s3/m/5056877fb4daa58da0114ac3.png)
学习任务2 AC-AC变换电路
学习准备:AC-AC变换电路是把一种形式的交流(AC)电能转变成另一种形式交流(AC)电能 的电力电子装置,称为交流一交流变换电路,也称直接变换电路,采用晶闸管等电力半导体器件 构成的交流―交流变换电路可分为两大类:一类是频率不变仅改变电压大小的交流―交流变换电路, 称为恒频变压交流―交流变换电路,另一类是直接将一个较高频率交流电变为较低频率交流电的相 控方式降频降压变换电路,称为变压变频交流―交流变换电路。
学习任务1 电力电子器件
问题1:什么是功率二极管? 3)功率二极管的主要参数: (1)额定电压푈RR 反重向复不峰重值复电峰压푈值R电RM压。푈푈RRSRMM是也指被即定将义出为现二反极向管击的穿额的定临电界压电푈压RR,。反向不重复峰值电压푈RSM的80%称为反向 (2)额定电流퐼FR 功许率值二时,极所管允的许额流定过电的流正퐼FR弦被半定波义电为流在平环均境值温。度+40℃和规定的散热条件下,其管芯PN结的温升不超过允
问题1:什么是功率二极管? 1)功率二极管的主要类型:功率二极管的类型主要有三种: (2)快速恢复二极管。快速恢复二极管可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。其中前者反向恢复时间 为数百纳秒或更长;后者则在100ns以下,甚至达到如20~30ns。
学习任务1 电力电子器件
问题1:什么是功率二极管? 1)功率二极管的主要类型:功率二极管的类型主要有三种: (3)肖特基二极管。以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管 称为肖特基势垒二极管(SBD,简称为肖特基二极管。 肖特基二极管的优点是:反向恢复时间很短 (10~40ns),正向 恢复过程中也不会有明显的电压过冲;在反向耐压较低的情况下, 其正向压降也很小(通常在0.5Ⅴ左右),明显低于快速恢复二极管 (通常在1V左右或更大),其开关损耗和正向导通损耗都比快速恢 复二极管要小。肖特基二极管的弱点是,当反向耐压提高时其正向 压降也会高得不能满足要求,因此多用于200V以下的低压场合。同 时,由于反向漏电流较大且对温度敏感,反向稳态损耗不可忽略, 而且必须严格限制其工作温度。
电路分析与应用(江路明)教学资源 演示文稿 学习情境三 荧光灯照明电路的安装与测试实训
![电路分析与应用(江路明)教学资源 演示文稿 学习情境三 荧光灯照明电路的安装与测试实训](https://img.taocdn.com/s3/m/64663fb1dd36a32d7275816f.png)
精 品 教 材 —电路分析与应用 学习情境三 日光灯照明电路的安装与测试
项目2 日光灯照明电路的安装与测试
引入----日光灯照明电路
江西应用技术职业学院机电系
目录
1 微分电路与积分电路 2 日光灯电路的组成和发光原理 3 日光灯电路的安装与测试
江西应用技术职业学院机电系
任务一 微分电路与积分电路
江西应用技术职业学院机电系
任务二 日光灯电路的组成和发光原理
灯管点燃后,电路中电流将在镇流 器上产生较大电压降,灯管两端电压锐 减。
由于启辉器是与灯管并联,较低的 电压不足以使启辉器再次产生辉光放电。 因此,启辉器只在日光灯起辉时有作用。
灯管工作后可视为电阻负载,它与 镇流器串联后组成的日光灯通路,可以 看成一个电阻和电感的串联电路。由于 镇流器具有较大的电感,因此,日光灯 电路的功率因数一般只有0.5∽0.6左右。 一般可以用并联电容的方法来提高日光 灯供电线路的功率因数。
一、日光灯电路的安装 1.认识器材 2.识读电路图,了解其电路符号
江西应用技术职业学院机电系
任务三 日光灯电路的安装与测试
3.安装要求 (1)日光灯的安装方式有悬吊式和吸顶式,吸顶式安装时, 灯架与天花板之间应留15mm 的间隙,以利通风 。
(2)采用开启式灯座时,必须用细绳将灯管绑扎在灯架上, 以防灯座松动时灯管坠下。
任务三 日光灯电路的安装与测试
(3)电路接线。各部件位置固定好后,进行接线。接线完 毕要对照电路图仔细检查,以防接错或漏接。然后把启辉器和 灯管分别装入插座内。接电源时,其相线应经开关连接在镇流 器上,通电试验正常后,即可投入使用。
江西应用技术职业学院机电系
任务三 日光灯电路的安装与测试
功率变换电路
![功率变换电路](https://img.taocdn.com/s3/m/f556c3030740be1e650e9a5c.png)
C Q J
集成电子技术基础教程
3.4.3 集成运放的扩流和扩压 集成运放的扩流
输出端加一级互补对称功放
利用 T1、T2 管 的 电 流放大作用,达到 扩大输出电流目的。
C Q J
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集成运放的扩压
vi=0:vO=0 vB1=+15V vB2=15V V+=+14.3V,V-=-14.3V
C Q J
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互补对称——OTL电路(Output Transformerless) 互补对称
动态分析 正半周(vi>0):T1导通,T2截止, +VCC→T1 →C →RL→GND。电容 充电。
负半周(vi<0):T1截止,T2导通, 电容放电(作为电源),C → T2→GND →RL。
扩压后输出电压达±24V
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3.4.4 集成功率放大器
通用型集成运放的输出功率较小,如µA741的输出功率仅 为100mW左右 需要较大功率场合,可选用集成功率放大器。
5W音频放大器
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20W音频 放大器
C Q J
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3.4.5 线性稳压电源 线性稳压电源的组成
VO = VREF
VREF +( + I adj3; ) R1
C Q J
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三端可调式稳压器的典型应用电路
LM117 和 LM137 组 成正负输 出电压可 调稳压器
C Q J
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3.4.6 开关型直流稳压电路
调整管工作在开关状态 调整管以(10~100)kHz的调制频率工作于饱和区和截止区 管子高频开关损耗很小,效率可以提高到80%~90%以上 按调制方式分为脉宽调制式、脉频调制式和混合调制式
第三 直流变换电路PPT学习教案
![第三 直流变换电路PPT学习教案](https://img.taocdn.com/s3/m/a32b9c0f04a1b0717ed5ddbc.png)
式中Iok为电感电流临界连续时的负载电流平均值。 总结:临界负载电流Iok与输入电压Ud、电感L、开关频率f以及开关 管T的占空比D都有关。 ✓ 当实际负载电流Io> Iok时,电感电流连续; ✓ 当实际负载电流Io = Iok时,电感电流处于连续(有断流临界点); ✓ 当实际负载电流Io <Iok时,电感电流断流;
1 C
I0 DTs
D Cfs
I0
✓
纹波电压可近似地由下式确定
V0
D Cfs
I0
D
1
1
I0
D 1
1
D fc D TS
V0
V0
fs C V0 fs RC fs
fc 1 =RC RC
第33页/共70页
3.3 升压变换电路
总结:电感电流连 续时Boost变换器的 工作分为两个阶段:
① T导通时为电感L 储能阶段,此时电
电流连续时的输出电压纹波为
()
其中f为buck电路的开关频率, fc为电路的截止频率。
它表明通过选择合适的L、C值,当满足fc<<f 时,
可以限制输出纹波电压的大小,而且纹波电压的大小
与负载无关。
第19页/共70页
2)电感电流iL临界连续状态:
变换电路工作在临界连续状态时,即有I1=0,由 可得维持电流临界连续的电感值L0为:
换器
3.4 升降压变换电路
1) 概述:
升降压变换电路(又称Buck-boost电路)的输出电
压平均值可以大于或小于输入直流电压,输出电压与输
入电压极性相反,其电路原理图如图所示。
它主要用于要求输出与输入电压反相,其值可大于
或小于输入电压的直流稳压电源。
高中物理必修三 讲解讲义 13 B电路中的能量转化 中档版
![高中物理必修三 讲解讲义 13 B电路中的能量转化 中档版](https://img.taocdn.com/s3/m/ed720914326c1eb91a37f111f18583d049640f09.png)
电路中的能量转化知识点:电路中的能量转化一、电功和电功率 1.电功(1)电功是指电路中静电力对定向移动的电荷所做的功,电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程.(2)电功的计算公式:W =UIt . 单位:焦耳,符号为J.常用的单位:千瓦时(kW·h),也称“度”,1 kW·h =3.6×106 J. 2.电功率(1)定义:电流在一段电路中所做的功与通电时间之比. (2)公式:P =Wt =UI .(3)单位:瓦特,符号为W. (4)意义:表示电流做功的快慢. 二、焦耳定律 1.焦耳定律(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比.(2)表达式:Q =I 2Rt . 2.热功率(1)定义:单位时间内的发热量称为热功率. (2)表达式:P 热=I 2R .(3)物理意义:表示电流发热快慢的物理量. 三、电路中的能量转化从能量转化与守恒的角度看,电动机从电源获得能量,一部分转化为机械能,还有一部分转化为内能,即P 电=P 机+P 损,其中P 电=UI ,P 损=I 2R .技巧点拨一、电功和电热1.电功和电功率W =UIt 是电功的计算式,P =UI 是电功率的计算式,适用于任何电路. 2.电热和热功率Q =I 2Rt 是电热的计算式,P 热=I 2R 是热功率的计算式,可以计算任何电路产生的电热和热功率.3.串、并联电路的功率分配关系(1)串联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成正比,即P 1R 1=P 2R 2=…=P nR n=I 2.(2)并联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成反比,即P 1R 1=P 2R 2=…=P n R n =U 2. (3)无论是串联电路还是并联电路,电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和. 4.额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫作额定功率.当用电器两端电压达到额定电压U 额时,电流达到额定电流I 额,电功率也达到额定功率P 额.且P 额=U 额I 额.(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率.为了使用电器不被烧毁,要求实际功率不能大于其额定功率. 二、电路中的能量转化 1.纯电阻电路与非纯电阻电路(1)纯电阻电路:电流通过纯电阻电路做功时,电能全部转化为导体的内能.(2)非纯电阻电路:含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路.在非纯电阻电路中,电流做功将电能除了部分转化为内能外,还转化为机械能或化学能等其他形式的能.例如电动机P 总=P 出+P 热.2.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较W =Q W =Q +E例题精练1.(杭州月考)如图是某品牌吊扇的相关参数,假设吊扇的吊杆下方的转盘与扇叶的总质量为7kg,则吊扇(g=10m/s2)()A.吊扇的内电阻为880ΩB.以额定功率工作时通过吊扇的电流为0.3AC.正常工作时吊扇机械功率小于55WD.正常工作时吊杆对转盘的拉力大于70N2.(诸暨市模拟)如图所示为振动手电筒的示意图,通过摇晃手电筒使磁铁与线圈发生相对运动来给储电器充电,储电器再给LED灯泡供电。
(电气工程)功率变换电路习题及答案
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第三篇第四章功率变换电路题3.4.1 一双电源互补对称电路如图题3.4.1所示,设已知V CC =12V,R L =16Ω,υI 为正弦波。
求:(1)在三极管的饱和压降V CES 可以忽略不计的条件下,负载上可能得到的最大输出功率Pom=?;(2)每个管子允许的管耗P Cm 至少应为多少?(3)每个管子的耐压|V (BR)CEO |应大于多少?图题3.4.1解:(1) 负载上可能得到的最大输出电压幅度Uom=12VW R V p L om om (5.416212222=⨯==)(2) )(9.02.0(max)W p p om CM == ∴CM p ≥0.9W(3) CEO BR V )(≥24V题3.4.2 在图题3.4.2所示的OTL 功放电路中,设R L =8Ω,管子的饱和压降|VCES |可以忽略不计。
若要求最大不失真输出功率(不考虑交越失真)为9W ,则电源电压V CC 至少应为多大?(已知υi 为正弦电压。
)图题3.4.2 解:W V R V p CC L CC om 982)21(2)21(22(max)=⨯==V CC =24(V)∴电源电压V CC 至少24V题3.4.3 OTL 放大电路如图题3.4.3所示,设T 1、T 2特性完全对称,υi 为正弦电压,V CC =10V,R L =16Ω(1)静态时,电容C 2两端的电压应是多少?调整哪个电阻能满足这一要求? (2)动态时,若输出电压波形出现交越失真,应调整哪个电阻?如何调整?(3)若R 1=R 3=1.2k Ω,T 1、T 2管的β=50,|V BE |=0.7V,Pcm=200mW,假设D 1、D 2、R 2中任意一个开路,将会产生什么后果?图题3.4.3解:(1) 静态时,电容C 2两端的电压应为5V 。
调整R 1、R 3,可调整上、下两部分电路的对称性,从而使C 2两端电压为5V 。
(2) 若出现交越失真,应调大R 2,使b 1b 2间电压增大,提供较大的静态电流。
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驱动电机及控制技术何忆斌侯志华主编尹万建主审机械工业出版社全国机械行业职业教育优质规划教材(高职高专)经全国机械职业教育汽车类专业教学指导委员会审定学习情境三功率变换电路知识准备:功率变换技术是新能源汽车的调速和转向等动力控制系统的关键技术,其基本作用就是通过合理、有效地控制电源系统电压、电流的输出和驱动电机电压、电流的输入,完成对驱动电机的转矩、转速和旋转方向的控制。
此外,新能源汽车的充电及低压设备的供电也是通过相应的功率变换技术完成。
电力电子器件正向着大容量、高可靠性、装置体积小、节约电能和智能化方向发展。
除了早期使用的功率二极管、晶闸管外,目前常用的器件主要有门极可关断晶闸管(GTO)、大功率晶体管(GTR)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅极晶体管(IGBT)、MOS控制晶闸管(MCT)等。
从新能源汽车的应用上看,MOSFET、IGBT具有较好的应用前景。
问题1:什么是功率二极管?问题1:什么是功率二极管?1)功率二极管的主要类型:功率二极管的类型主要有三种:(1)普通二极管。
普通二极管又称为整流二极管,多用于开关频率不高(1kHZ以下)的整流电路中。
其反向恢复时间较长,一般在5µs以上,这在开关频率不高时并不重要。
问题1:什么是功率二极管?1)功率二极管的主要类型:功率二极管的类型主要有三种:(2)快速恢复二极管。
快速恢复二极管可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。
其中前者反向恢复时间为数百纳秒或更长;后者则在100ns以下,甚至达到如20~30ns。
问题1:什么是功率二极管?1)功率二极管的主要类型:功率二极管的类型主要有三种:(3)肖特基二极管。
以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒二极管(SBD,简称为肖特基二极管。
肖特基二极管的优点是:反向恢复时间很短(10~40ns),正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲;在反向耐压较低的情况下,其正向压降也很小(通常在0.5Ⅴ左右),明显低于快速恢复二极管(通常在1V左右或更大),其开关损耗和正向导通损耗都比快速恢复二极管要小。
肖特基二极管的弱点是,当反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求,因此多用于200V以下的低压场合。
同时,由于反向漏电流较大且对温度敏感,反向稳态损耗不可忽略,而且必须严格限制其工作温度。
问题1:什么是功率二极管?2)PN结型功率二极管基本结构、工作原理和基本特性:(1)PN结型功率二极管PN结型功率二极管的基本结构是半导体PN结,具有单向导电性,正向偏置时表现为低限态,形成正向电流,称为正向导通;而反向偏置时表现为高阻态,几乎没有电流流过,称为反向截止。
根据容量和型号,功率二极管有各种不同的封装。
功率二极管有两个电极,分别是分别是阳极A和阴极K。
问题1:什么是功率二极管?2)PN结型功率二极管基本结构、工作原理和基本特性:(1)PN结型功率二极管伏安特性与关断过程问题1:什么是功率二极管?2)PN结型功率二极管基本结构、工作原理和基本特性:(2)肖特基势垒二极管肖特基势垒二极管,简称肖特基二极管(Sehottky Barrier Diode,SBD),是利用金属与N型半导体表面接触形成势垒的非线性特性制成的二极管。
由于N型半导体中存在着大量的电子,而金属中仅有极少量的自由电子,当金属与N型半导体接触后,电子便从浓度高的N型半导体中向浓度低的金属中扩散,随着电子不断从半导体扩散到金属,半导体表面电子浓度逐渐降低,表面电中性被破坏,于是就形成势垒,其电场方向为半导体→金属。
在该电场作用之下,金属中的电子也会产生从金属→半导体的漂移运动,从而削弱了由于扩散运动而形成的电场。
当建立起一定宽度的空间电荷区后,电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡,便形成了肖特基势垒。
问题1:什么是功率二极管?2)PN结型功率二极管基本结构、工作原理和基本特性:(2)肖特基势垒二极管尽管肖特基二极管具有和结型二极管相仿的单向导电性,但其内部物理过程却大不相同。
由于金属中无空穴,因此不存在从金属流向半导体材料的空穴流,即SBD的正向电流仅由多子形成,从而没有结型二极管的少子存储现象,反向恢复时没有抽取反向恢复电荷的过程,因此反向恢复时间很短, 仅为10~40ns。
肖特基二极管导通压降比普通二极管和快恢复二极管低,这有助于降低二极管的导通损耗,提高电路的效率。
但其反向耐压在200V以下,因此适用于低电压输出的场合。
问题1:什么是功率二极管?3)功率二极管的主要参数:(1)额定电压U RR反向不重复峰值电压U RSM是指即将出现反向击穿的临界电压,反向不重复峰值电压U RSM的80%称为反向重复峰值电压U RRM。
U RRM也被定义为二极管的额定电压U RR。
(2)额定电流I FR功率二极管的额定电流I FR被定义为在环境温度+40℃和规定的散热条件下,其管芯PN结的温升不超过允许值时,所允许流过的正弦半波电流平均值。
问题1:什么是功率二极管?3)功率二极管的主要参数:(3)正向压降正向压降是指在指定温度下,流过某一指定的稳态正向电流时所对应的正向压降。
(4)最高工作结温TJM结温是指管芯PN结的平均温度,最高工作结温是指在PN结不损坏的前提下所能承受的最高平均温度,通常在125℃~175℃之间。
(5)浪涌电流ISFM浪涌电流是指功率二极管所能承受的最大的连续的一个或几个周期的过电流。
问题2:什么是功率场效应晶体管?问题2:什么是功率场效应晶体管?1)功率场效应晶体管结构与工作原理:MOSFET种类和结构繁多,按导电沟道可分为P沟道和N沟道。
当栅极电压为零时漏源极间存在导电沟道的称为耗尽型;对于N(P)沟道器件,栅极电压大于(小于)零时才存在导电沟道的称为增强型。
在功率MOSFET中,应用较多的是N沟道增强型。
功率MOSFET导电机理与小功率MOS管相同,但在结构上有较多区别。
小功率MOS管是一次扩散形成的器件,其导电沟道平行于芯片表面,是横向导电器件。
而功率MOSFET大都采用垂直导电结构,这种结构能大大提高器件的耐压和通流能力。
问题2:什么是功率场效应晶体管?2)功率MOSFET导电机理:•a)U GS=0 b)<U GS<U T c)U GS>U T问题2:什么是功率场效应晶体管?3)功率MOSFET的转移特性及输出特性:•(1)截止区,U GS<U T,I D=0。
•(2)饱和区,或称为有源区,U GS >U T,在该区中当U GS不变时,I D 几乎不随U DS的增加而加大,近似与一个常数,故称为饱和区。
当用于开关工作时,MOSFET在此区内运行。
•(3)非饱和区,或称为可调电阻区,这时漏源电压U DS与漏极电流I D之比近似为常数,而几乎与U GS 无关。
当MOSFET作为线性放大时,应工作在此区。
问题2:什么是功率场效应晶体管?3)功率MOSFET的开关特性:问题3:什么是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)?问题3:什么是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)?电力晶体管(GTR)属于双极型电流驱动器件,其优点是通流能力很强,但不足之处是开关速度相对低,驱动功率大,驱动电路复杂,而MOSFET是单极型电压驱动器件,其优点是开关速度快,输入阻抗高,所需驱动功率小,而且驱动电路简单;缺点是导通压降大。
于是有人提出将这两类器件的优点,即GTR的低导通压降与MOSFET的高输入阻抗结合起来.制成复合型器件,通常称为Bi-MOS器件,即绝缘栅双极型晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor,IGBT)。
它综合了GTR和MOSFET的优点,因而具有低导通压降和高输入阻抗的综合优点。
它自投入市场以来,应用领域现已成为中、大功率电力电子设备的主导器件。
当前IGBT即应用水平已达到:2500~6500V,600~2500A。
问题3:什么是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)?1)IGBT的结构和工作原理:IGBT比MOSFET多一层P+注入区,因而形成了一个大面积的P+、N+结J1。
这样使得IGBT导通时由P+注入区向基区发射少量载流子,从而对漂移区电导率进行调制,使得IGBT具有很强的通流能力问题3:什么是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)?2)IGBT基本特性:IGBT的输出特性也分为3个区域:正向阻断区、有源区和饱和区。
这分别与GTR的截止区、放大区和饱和区相对应。
此外,当u CE<0时,IGBT为反向阻断工作状态,在电力电子电路中,IGBT工作在开关状态,因而是在正向阻断区和饱和区之间来回转换。
问题3:什么是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)?3)IGBT动态特性:IGBT中双极型PNP型晶体管的存在,虽然带来电导调制效应的好处,但也引入了少数载流子储存现象,因而IGBT的开关速度要低于MOSFET。
此外,IGBT的击穿电压、通态压降和关断时间也是需要折中的参数。
高压器件的N基区必须有足够宽度和较高的电阻率,这会引起通态压降的增大和关断时间的延长。
学习准备:AC-AC变换电路是把一种形式的交流(AC)电能转变成另一种形式交流(AC)电能的电力电子装置,称为交流一交流变换电路,也称直接变换电路,采用晶闸管等电力半导体器件构成的交流―交流变换电路可分为两大类:一类是频率不变仅改变电压大小的交流―交流变换电路,称为恒频变压交流―交流变换电路,另一类是直接将一个较高频率交流电变为较低频率交流电的相控方式降频降压变换电路,称为变压变频交流―交流变换电路。
问题1:什么是交流调压电路?问题1:什么是交流调压电路?恒频恒压交流-恒频变压交流变换电路,通常称为交流调压电路,是指由晶闸管等电力半导体器件构成的、把一种交流电变成另一种同频率、不同电压的交流电变换装置。
按所变换的相数不同,交流调压电路可分为单相交流调压电路及三相交流调压电路。
交流调压器的控制方式有三种:①整周波通断控制;②相位控制;③斩波控制。
在整周波通断控制方式中,晶闸管是作为交流开关使用的,它把负载与电源接通几个周波,再断开几个周波,通过改变通断比来改变负载上的电压有效值。
相位控制方式时,在电源电压上、下半波的某一相位分别触发相应的晶闸管使其导通,改变触发延迟角即可改变负载接通电压的时间,从而达到调压的目的。
斩波控制方式时,晶闸管要带有强迫关断电路或采用IGBT等可自关断器件,在每个电压周波中,开关器件多次通断,使电压斩波成多个脉冲,改变导通比即可实现调压。
问题1:什么是交流调压电路?用晶闸管组成的交流调压电路,可以方便地调节输出电压有效值。
它可用于电炉温度控制、灯光调节、异步电动机减压软起动和调压调速等,也可以用作调节变压器一次电压,其二次侧多为直流低电压、大电流或高压、小电流负载,而且负载功率一般不超过500kW。