电力电子技术在电动汽车中的应用ppt课件
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新能源汽车电工电子与电力电子基础课件第章4-2024鲜版
设计原则 BMS系统的设计应遵循安全性、可靠性、实时性、可扩展 性等原则，同时还需要考虑成本、易用性等因素。
26
数据采集、状态估计和均衡管理算法实现
01
数据采集
通过传感器采集电池的电压、电流、温度等数据，并对数据进行预处理
和滤波，以提高数据的准确性和可靠性。
02
状态估计
基于采集的数据和电池模型，对电池的荷电状态（SOC）、健康状态
30
运营模式创新及政策支持力度
运营模式创新
鼓励企业开展多元化合作模式，如公私合营、 特许经营等，激发市场活力；推动充电设施 与互联网、物联网等技术的融合，实现智能 化、便捷化的运营管理。
政策支持力度
加大对充电设施建设和运营的政策扶持力度， 如给予财政补贴、税收优惠、土地政策等支 持；加强行业监管和标准制定，保障充电设 施建设和运营的规范有序进行。
电阻
电容
电感
二极管与三极管
限制电流的元件，用于 分压、分流或负载等。
Байду номын сангаас2024/3/28
储存电荷的元件，用于 滤波、耦合或旁路等。
储存磁能的元件，用于 扼流、滤波或振荡等。
半导体器件，用于整流、 放大或开关等电路。
10
03
电力电子器件与变换技术
2024/3/28
11
电力二极管、晶闸管等器件特性分析
（SOH）等进行估计，以便对电池进行更精确的管理和控制。
2024/3/28
03
均衡管理算法实现
针对电池组中各单体电池之间的不一致性问题，设计均衡管理算法，通
过控制各单体电池的充放电过程，实现电池组的均衡运行，提高电池组
的整体性能和使用寿命。
27
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数据采集、状态估计和均衡管理算法实现
01
数据采集
通过传感器采集电池的电压、电流、温度等数据，并对数据进行预处理
和滤波，以提高数据的准确性和可靠性。
02
状态估计
基于采集的数据和电池模型，对电池的荷电状态（SOC）、健康状态
30
运营模式创新及政策支持力度
运营模式创新
鼓励企业开展多元化合作模式，如公私合营、 特许经营等，激发市场活力；推动充电设施 与互联网、物联网等技术的融合，实现智能 化、便捷化的运营管理。
政策支持力度
加大对充电设施建设和运营的政策扶持力度， 如给予财政补贴、税收优惠、土地政策等支 持；加强行业监管和标准制定，保障充电设 施建设和运营的规范有序进行。
电阻
电容
电感
二极管与三极管
限制电流的元件，用于 分压、分流或负载等。
Байду номын сангаас2024/3/28
储存电荷的元件，用于 滤波、耦合或旁路等。
储存磁能的元件，用于 扼流、滤波或振荡等。
半导体器件，用于整流、 放大或开关等电路。
10
03
电力电子器件与变换技术
2024/3/28
11
电力二极管、晶闸管等器件特性分析
（SOH）等进行估计，以便对电池进行更精确的管理和控制。
2024/3/28
03
均衡管理算法实现
针对电池组中各单体电池之间的不一致性问题，设计均衡管理算法，通
过控制各单体电池的充放电过程，实现电池组的均衡运行，提高电池组
的整体性能和使用寿命。
27
(2024年)电力电子技术完整版全套PPT电子课件
实验报告撰写与答辩
讲解实验报告的撰写要求和答辩技巧 ，提高学生的综合素质和能力。
36
08
电力电子技术应用案例
2024/3/26
37
新能源发电系统中电力电子技术应用
光伏发电系统
最大功率点跟踪（MPPT ）技术、逆变器并网技术 、孤岛检测与保护技术等 。
2024/3/26
风力发电系统
变桨距控制技术、变速恒 频技术、直驱式永磁风力 发电技术等。
2024/3/26
13
可控整流电路分析与应用
可控整流电路原理
可控整流电路通过控制触发角α的大小，实现对输出电压的调 节。
2024/3/26
可控整流电路应用
可控整流电路广泛应用于直流调速、电力拖动、电解、电镀 等领域。
14
滤波电路原理与设计方法
滤波电路原理
滤波电路是利用电容、电感等元件对交流电的频率特性进行滤波，从而得到平 滑的直流电的电路。
高性能器件选择
选用高性能的功率器件和驱动电路，提高电路的工作频率和可靠性。例如，选用低导通电阻和低栅极电荷的 MOSFET可以降低电路的导通损耗和开关损耗；选用高耐压和高电流的IGBT可以提高电路的带负载能力等 。
系统优化与热设计
对系统进行全面的优化和热设计，确保电路在高负载、高温等恶劣环境下仍能稳定可靠地工作。例如，采用 合理的散热结构和风扇控制策略可以降低电路的工作温度；采用模块化设计可以提高电路的维修性和可扩展 性等。
2024/3/26
功率场效应晶体管（Power MOSFE…
阐述Power MOSFET和IGBT的结构、特点以及在电力电子电路中的 广泛应用。
11
03
整流与滤波技术
2024/3/26
新能源汽车电工电子与电力电子基础课件(中)
28
第一节 电动汽车电机
四、 电动汽车对电机的要求
（１） 过载能力要强 （２） 基速比要大 （３） 设计目标要求高 （４） 功率密度要高 （５） 可控性要好 （６） 工作环境差
29
第二节 电动汽车永磁电机结构
一、 永磁无刷电机的优点
１） 电机转子由高磁能永磁材料制作， 对于给定的输出功率， 它的质 量和体积能够大大减小， 使得功率密度提高。 ２） 转子为永磁体， 转子铜损耗小于感应电机， 其效率高于感应电机。 ３） 电机发热主要集中在定子上， 易于采取散热措施。 ４） 永磁体没有其他励磁制造缺陷、 过热或机械损坏的限制， 因而可 靠性较高。
第五章 直流电机
知识目标
能说出简单有刷直流电机的工作原理。 能说出简单有刷永磁直流电机的有刷、 永磁和直流分别指什么说的。 能说出直流电机在加负载后的电流变化。
2
技能目标
能更换汽车起动机。 能正确拆装汽车起动机。 能对汽车起动机进行必要的检查。 能说出汽车上大功率的有刷直流电机有哪些， 功率分别大约是多少瓦。 通过钳形电流表和万用表测量汽车起动工况时起动机的实际功率是多少
安全用电
三、 什么是安全电压
安全电压与工作领域有关， 我们所说的安全电压大小必须在一定的领域下 提出才是有效的。 比如是电动汽车领域， 还是变压器之后的工业交流用电领 域 （ ＴＮ 网络）。 因为它们的电网络是不同的， 变压器之后的工业交流用电 领域为 “ ＴＮ 网络”， 电动汽车为 “ ＩＴ ＋ ＴＮ 网络”。 网络不同导致安全 程度和防护方法不同。
6
第二节 直流电机的基本原理
一、 直流电机的工作原理
7
第二节 直流电机的基本原理
二、 直流电机的简单计算
电枢旋转后， 绕组的线圈边又因切割磁力线而产生感应电动势， 用右 手定则判断， 它的方向与绕组中的电流方向是相反的， 称为反电动势， 记作 ＥＣ。 因此， 直流电动机运转时，电枢中的电流为
第一节 电动汽车电机
四、 电动汽车对电机的要求
（１） 过载能力要强 （２） 基速比要大 （３） 设计目标要求高 （４） 功率密度要高 （５） 可控性要好 （６） 工作环境差
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第二节 电动汽车永磁电机结构
一、 永磁无刷电机的优点
１） 电机转子由高磁能永磁材料制作， 对于给定的输出功率， 它的质 量和体积能够大大减小， 使得功率密度提高。 ２） 转子为永磁体， 转子铜损耗小于感应电机， 其效率高于感应电机。 ３） 电机发热主要集中在定子上， 易于采取散热措施。 ４） 永磁体没有其他励磁制造缺陷、 过热或机械损坏的限制， 因而可 靠性较高。
第五章 直流电机
知识目标
能说出简单有刷直流电机的工作原理。 能说出简单有刷永磁直流电机的有刷、 永磁和直流分别指什么说的。 能说出直流电机在加负载后的电流变化。
2
技能目标
能更换汽车起动机。 能正确拆装汽车起动机。 能对汽车起动机进行必要的检查。 能说出汽车上大功率的有刷直流电机有哪些， 功率分别大约是多少瓦。 通过钳形电流表和万用表测量汽车起动工况时起动机的实际功率是多少
安全用电
三、 什么是安全电压
安全电压与工作领域有关， 我们所说的安全电压大小必须在一定的领域下 提出才是有效的。 比如是电动汽车领域， 还是变压器之后的工业交流用电领 域 （ ＴＮ 网络）。 因为它们的电网络是不同的， 变压器之后的工业交流用电 领域为 “ ＴＮ 网络”， 电动汽车为 “ ＩＴ ＋ ＴＮ 网络”。 网络不同导致安全 程度和防护方法不同。
6
第二节 直流电机的基本原理
一、 直流电机的工作原理
7
第二节 直流电机的基本原理
二、 直流电机的简单计算
电枢旋转后， 绕组的线圈边又因切割磁力线而产生感应电动势， 用右 手定则判断， 它的方向与绕组中的电流方向是相反的， 称为反电动势， 记作 ＥＣ。 因此， 直流电动机运转时，电枢中的电流为
汽车电工电子技术课件 任务3整流逆变技术在新能源汽车中的应用
8.3.2 DC-DC介绍
DC/DC就是先把直流电逆变为交流电，再把逆变后的交流电 经过整流滤波转化为不同规格的直流电。
1、DC/DC转换器外形 如图8.26所示是一个DC/DC转换器。例如在北汽的电动汽车 上，DC/DC在整车上电时工作，它能将动力电池320V的高压电 转换成14V低压电源供给全车的汽车电器工作，并且在低压蓄电 池亏电时给其充电，其作用相当于传统燃油车上的发电机。
图8.26 DC╱DC外形图
8.3.2 DC-DC介绍
2、DC╱DC工作原理 如图8.27所示，DC╱DC转换器就是重复通断开关，把直流电压或电流转换成高频方波电压或 电流，再经整流平滑变为直流电压输出。DCDC转换器一般由控制芯片、电感线圈、二极管、三 极管、电容器等构成。DC/DC转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以 及升降压型DC/DC转换器，根据需求可采用三类控制。其中PWM控制型效率高，并具有良好的 输出电压纹波和噪声。 3、DC╱DC内部电路图
8.3 整流逆变技术在新 能源汽车中的应用
演讲人
8.3.1 AC-DC介绍
AC-DC就是将交流电转化成直流电，新能源电动汽 车的车载充电机就是一种AC-DC，它是把交流电经过整 流滤波电路后，得到了一个不稳定的直流电，然后经过 逆变将不稳定的直流电变为交流电后再次经过整流滤波 电路变为稳定的直流电。如图8.24所示。
图 电机控制器内部电路图
8.3.3 电机控制器介绍
5.电机控制器的检测方法 （1）环境条件：温度在-20℃-40℃，相对湿度在10%-75%之间。 （2）使用环境条件：当环境温度在-20℃-80℃时，控制器能按规定的定额运行。在相 对湿度不超过100%情况下能正常工作，即控制器表面产生凝露时也可正常工作。 （3）实验检查项目：机械尺寸及外观检测，按照产品的设计图纸，检查控制器外形和 安装尺寸是否符合要求，外观是否整洁无损伤，表面是否贴有检验标识和铭牌，字迹内容要 求清晰无误，控制器出线铜排表面平整，安装牢固可靠，整齐无污渍。 （4）基本性能检测。控制器可在规定的电压和电流下正常运行。控制器应可以使无刷 直流电机实现怠速、正反转运行、调速等基本功能的控制。
PPT电子教程：新能源汽车电气技术
1.电源： 为汽车电气设备提供电能，保证汽车的正常行驶和停车时电气设备的待机。
传统燃油汽车上装有两个电源，即蓄电池和发电机。对于纯电动新能源汽车而
言，由于车辆动力电池本身存储大量的电，无需再使用发电机发电，故可以用 DC-DC装置将动力电池的高压直流电，变成车辆控制系统使用的12V低压直流电， 取代发电机。除了常见的电池和DC-DC电源外，汽车电路中还有一种电源就是电 容，它为特殊要求的设备进行供电（如安全气囊）。
4.高压控制盒 高压控制盒也叫高压配电盒，主要用于动力电池电源的输出及分配，实现对
支路高压用电器的保护及切断。高压控制盒内部主要包含熔断器、PTC控制板、快 充继电器等，目前随着电子技术的进步，通常将高压控制盒与车载充电机及电机 控制器集成在一个模块中，以便减小体积、提升可靠性。如图所示单体的高压控 制盒。
图开关控制电路和开关继电器控制电路
不同类型的控制装置符号
现代汽车还大量使用电子控制装置，包括简单的电子模块（如车窗玻璃升降
控制模块）和微电脑形式的电子控制模块（如车身控制模块BCM、整车控制器模 块VCU等）。电子控制装置则是通过接收开关或传感器等控制信息，然后做出指 令直接控制用电设备或控制继电器间接控制用电设备，其构成如图所示。
（一）高电压电气系统元件认知 纯电动车有一套高电压供电系统，主要包括动力电池、电机控制器、驱动电机、 电动压缩机、PTC加热器等高电压部件。此外动力蓄电池还有一套直流快充充电系 统和一套交流慢充充电系统，如图所示为电动汽车高电压电气系统结构框架图。
图电动汽车高电压电气系统结构框架图
1.动力蓄电池
原理框图通常采用带符号的方框或者带注释的方框表示部件，各个方框之间线条，仅表示各自的连 接关系，不代表连接线的数量。通常带注释的方框这种方式应用比较广泛，也可以同时采用文字和符号。
电力电子技术课件 第7章 电力电子技术应用
7.1.4混合动力电动汽车对电力电子 技术的要求
受实际运用条件的限制，要求混合 动力电动汽车用电力电子技术及装置应 具有成本低、体积小、比功率大、易于 安装的特点。除此之外，下面的技术细 节需进行重点考虑:
(1)电力电子装置密封问题 (2)电磁兼容/ 电磁干扰(EMC/EMI)问 题
(3)直流母线电压利用问题 (4)电力电子装置控制问题
图7-2 混联工作方式
7.1.3电气系统结 构及各部分电力 电子装置
图7-3 Prius THSⅡ整车电气系统结构
下面主要介绍功率控制单元的结构 组成和主要作用 。
1．电动机/发电机用逆变器单元 2．DC-DC 升压变换器单元 3．DC-DC 降压变换器单元
图7-4 功率主回路示意图
图7-5 Prius THSⅡ可变压系统电路结构图
图7-15 带双向变换器的独立光伏发电系统电路图
图7-11 太阳能光伏发电系统
(1)独立光伏发电系统
图7-12所示为一种常用的太阳 能独立光伏发电系统结构示意图， 该系统由太阳能电池阵列、DC/DC 变换器、蓄电池组、DC/AC逆变器 和交直流负载构成。
图7-12 独立光伏发电系统
(2)并网光伏发电系统
图7-13所示一种常用的并网光伏发 电系统结构示意图，该系统包括太阳能 电池阵列、DC/DC变换器、DC/AC逆变 器、交流负载、变压器，另外该系统可 根据需要在DC/DC变换器输出端并联蓄 电池组，以用于提高系统供电的可靠性， 但系统成本将增加。
7.2半导体照明技术
LED光源与传统光源相比较，具有 如下的优点：超长寿命，可达几万小时， 传统光源一般为几千小时；结构坚固， 没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，具 有极高的抗震性能；响应速度快，光通 上升时间短；对点灯线路要求低，易实 现调光和智能控制；耐开关冲击，适用 于频繁开关场合；高效节能，现有光效 已经超过白炽灯，理论光效可达200 lm/W ；不含汞、铅等有害物质，没有 双向变换器的独立光伏发电 系统结构框图如图7-14所示。该系 统主要包括几个部分：太阳能电池 阵列、BOOST变换器（升压变换 器）、负载、双向BUCK-BOOST 变换器（升降压变换器）、蓄电池 以及控制电路，如图图7-15所示。
汽车电工电子技术PPT课件
dt
Im
sint
90
电压超前电流90度角。电压与电流有效值关系：U X C I或I 电压与电流向量关系： U j X C I
U XC
其中容抗
XC
1
C
1
2fC
电感平均功率为零，即产生无功功率，大小为： QC UI
U2 XC
第三章 交流电路
4.RLC串联交流电路
（1）电压与电流关系
电流为 i Im sin t 时，各元件端电压为 uR U Rm sin t
第三章 交流电路
二、三相交流电路 1.三相交流电源
以A相线为参考，可得
uA Um sin t
uB Um sint 120 uC Um sint 240 Um sint 120
第三章 交流电路
在低压配电系统中，
2.三相负载的连接 （1）负载的星型连接
三u相A ,电uB压, u为C220V。 uAB三, u相B之C ,间uC的A线电压为380V。
（3）复数的运算
A a1 ja2 A1 B b1 jb2 B2
则有 A B a1 b1 ja2 ， b2
第三章 交流电路
3.单一参数正弦交流电路
（1）纯电阻交流电路
电流瞬时值 i Im sin t
电阻两端电压 u iR RIm sin t Um sin t
有效值电流电压关系 U IR
第三章 交流电路
（2）负载的三角形连接
第四章 常见电机
常见的电机分为直流电机、交流异步电机和交流同步发电机。直流电机和交流同步发电机 广泛应用于汽车当中。 一、直流电动机 1.直流电机的结构
直流电机都有静止部分和旋转部分。静止部分称为定子，旋转部分称为转子，定子和转子 之间的间隙称为空气隙。汽车起动机属于典型的串励式直流电机。 （1）定子部分分为主磁极、换向磁极、电刷装置、机座、端盖。
Im
sint
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电压超前电流90度角。电压与电流有效值关系：U X C I或I 电压与电流向量关系： U j X C I
U XC
其中容抗
XC
1
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1
2fC
电感平均功率为零，即产生无功功率，大小为： QC UI
U2 XC
第三章 交流电路
4.RLC串联交流电路
（1）电压与电流关系
电流为 i Im sin t 时，各元件端电压为 uR U Rm sin t
第三章 交流电路
二、三相交流电路 1.三相交流电源
以A相线为参考，可得
uA Um sin t
uB Um sint 120 uC Um sint 240 Um sint 120
第三章 交流电路
在低压配电系统中，
2.三相负载的连接 （1）负载的星型连接
三u相A ,电uB压, u为C220V。 uAB三, u相B之C ,间uC的A线电压为380V。
（3）复数的运算
A a1 ja2 A1 B b1 jb2 B2
则有 A B a1 b1 ja2 ， b2
第三章 交流电路
3.单一参数正弦交流电路
（1）纯电阻交流电路
电流瞬时值 i Im sin t
电阻两端电压 u iR RIm sin t Um sin t
有效值电流电压关系 U IR
第三章 交流电路
（2）负载的三角形连接
第四章 常见电机
常见的电机分为直流电机、交流异步电机和交流同步发电机。直流电机和交流同步发电机 广泛应用于汽车当中。 一、直流电动机 1.直流电机的结构
直流电机都有静止部分和旋转部分。静止部分称为定子，旋转部分称为转子，定子和转子 之间的间隙称为空气隙。汽车起动机属于典型的串励式直流电机。 （1）定子部分分为主磁极、换向磁极、电刷装置、机座、端盖。
电力电子技术在电动汽车中的应用
并联式混合动力系统采用的是发动机与电动机驱
动车轮，根据情况来运用这两个动力源，由于动力源 是并行的，故称为并联式混合动力系统。
混联式也称串并联式，它可以最大限度地发挥串 联式与并联式的各自优点，丰田的Prius系列的混合动 力系统采用的就是这种工作方式。工作时，利用动力 分配器分配发动机的动力：一方面直接驱动车轮，另 一方面自主地控制发电。由于要利用电能驱动电动机， 所以与并联式相比，电动机的使用比率增大了。
2、各种类型电动汽车特点及其发展
▪ 根据所使用的动力源不同，电动 汽车大致可分为三类：蓄电波电 动汽车或纯电动汽车(Battery Electric Vehicle)、以氢气为能源 的燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle）和混合动力电 动汽车（Hybrid Electric Vehicle）。
▪ 混合动力电动汽车是同时采用了电动机和 发动机作为其动力装置，通过先进的控制 系统使两种动力装置有机协调配合，实现 最佳能量分配，达到低能耗、低污染和高 度自动化的新型汽车。自1995年以来， 世界各大汽车生产商已将研究的重点转向 了混合动力电动汽车的研究和开发，日本、 美国和德国的大型汽车公司均开发了包括 轿车、面包车、货车在内的混合动力电动 汽车。
8、HEV对电力电子技术的要求
受实际运用条件的限制，要求混合动力电动汽车用电 力电子技术及装置应具有成本低、体积小、比功率大、 易于安装的特点。除此之外，下面的技术细节需进行 重点考虑： （1） 电力电子装置密封问题 各种车用电力电子装置必须要进行有效的密封，以耐 受温度和振动的影响，并能防止各种汽车液体的侵入。 （2）电磁兼容/电磁干扰（EMC/EMI）问题 混合动力电动汽车是一个相对狭小的空间，里面包含 有各种控制芯片和弱电回路，因此在进行车载电力电 子装置设计时，为了消除将来的事故隐患，必须要很 好的研究并解决EMC/EMI问题。
动车轮，根据情况来运用这两个动力源，由于动力源 是并行的，故称为并联式混合动力系统。
混联式也称串并联式，它可以最大限度地发挥串 联式与并联式的各自优点，丰田的Prius系列的混合动 力系统采用的就是这种工作方式。工作时，利用动力 分配器分配发动机的动力：一方面直接驱动车轮，另 一方面自主地控制发电。由于要利用电能驱动电动机， 所以与并联式相比，电动机的使用比率增大了。
2、各种类型电动汽车特点及其发展
▪ 根据所使用的动力源不同，电动 汽车大致可分为三类：蓄电波电 动汽车或纯电动汽车(Battery Electric Vehicle)、以氢气为能源 的燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle）和混合动力电 动汽车（Hybrid Electric Vehicle）。
▪ 混合动力电动汽车是同时采用了电动机和 发动机作为其动力装置，通过先进的控制 系统使两种动力装置有机协调配合，实现 最佳能量分配，达到低能耗、低污染和高 度自动化的新型汽车。自1995年以来， 世界各大汽车生产商已将研究的重点转向 了混合动力电动汽车的研究和开发，日本、 美国和德国的大型汽车公司均开发了包括 轿车、面包车、货车在内的混合动力电动 汽车。
8、HEV对电力电子技术的要求
受实际运用条件的限制，要求混合动力电动汽车用电 力电子技术及装置应具有成本低、体积小、比功率大、 易于安装的特点。除此之外，下面的技术细节需进行 重点考虑： （1） 电力电子装置密封问题 各种车用电力电子装置必须要进行有效的密封，以耐 受温度和振动的影响，并能防止各种汽车液体的侵入。 （2）电磁兼容/电磁干扰（EMC/EMI）问题 混合动力电动汽车是一个相对狭小的空间，里面包含 有各种控制芯片和弱电回路，因此在进行车载电力电 子装置设计时，为了消除将来的事故隐患，必须要很 好的研究并解决EMC/EMI问题。
《智能电网电动汽车》课件
通过智能充电设施的 建设和推广，促进电 动汽车的普及和应用 。
03
智能电网电动汽车的关键技术
电池技术
电池管理系统
确保电池的安全使用， 提高电池的寿命和效率
。
能量密度
提高电池的能量密度， 以增加电动汽车的续航
里程。
充电速度
缩短充电时间，提高充 电便利性。
成本
降低电池成本，使电动 汽车更具有市场竞争力
市场机遇
随着环保意识的提高和技术的进步，电动汽车市场将迎来更 大的发展空间。同时，政府政策的支持也将为电动汽车市场 的发展提供有力保障。
市场挑战
电动汽车市场的挑战主要来自于基础设施建设、续航里程、 充电时间等方面的问题。此外，与传统汽车相比，电动汽车 的购车成本也较高，需要更多的消费者接受和认可。
05
02
智能电网与电动汽车的关联
智能电网对电动汽车的影响
智能电网能够提供稳定、可靠 的电力供应，为电动汽车充电 提供保障。
智能电网能够优化电力资源配 置，降低电动汽车充电成本。
智能电网能够实现智能调度和 需求响应，提高电动汽车充电 的便利性和效率。
电动汽车对智能电网的贡献
电动汽车作为智能电网的重要组 成部分，能够提供可观的电力需
。
充电技术
充电设施
建设便捷、快速的充电设施， 满足不同用户的需求。
充电网络
构建覆盖广泛的充电网络，提 高电动汽车的使用便利性。
充电协议
统一充电协议，实现不同品牌 和型技术实现充电的自动 化和个性化。
智能驾驶技术
自动驾驶
实现汽车的自动驾驶功能，提高行驶的安全 性和舒适性。
求。
电动汽车可以作为储能单元，对 智能电网的稳定运行起到调节作
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A B C D交流-交流变流电路的分类交流-交流变流电路的应用电机驱动照明控制加热与焊接030201一般工业应用交通运输应用电动汽车驱动轨道交通牵引航空电源电力系统应用高压直流输电柔性交流输电通过电力电子技术可实现高压直流输电，减少输电损耗和占地面积。
智能电网风能发电通过电力电子技术可实现风能发电系统的变速恒频控制和并网运行。
《电力电子技术的应用》PPT
双PWM控制的电压型VVVF电源拓扑 电路特点：
能源再生反馈；可实现电动机四象限运行；输入电流为正弦波，可实现高 功率因数；控制较复杂，技术含量高，成本较高。
4
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.1 电力拖动系统----发展趋势 ■交流传动系统的优点（与直流系统相比）
◆最高速度更高和容量更大； ◆交流电动机结构简单，体积更小； ◆耗电量少，更节能； ◆高精度，快速响应。
教学目标：
熟悉电力电子技术的应用领域，了解和把握电力 电子技术的新技术发展及应用趋势。
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.1 电力拖动系统----直流传动系统的变流器装置
3
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.1 电力拖动系统----交流传动系统的变频器装置 ■交直交变频器（VVVF电源 ）
特点：输出交流电压与频率可变。 优点：可实现交流电机的平滑调速。
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一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.3 开关电源----通信电源系统
48V直流母线 AC-DC 交流 电网 AC-DC
一次电源
■分布式电源系统
负载
DC-DC
DC-DC
二Байду номын сангаас电源
负载
通信电源系统
◆在通信交换机、巨型计算机等复 杂的电子装置中，供电的路数太多， 总功率太大，难以用一个开关电源完 成，因此出现了分布式的电源系统。 ◆一次电源完成隔离变换→48V直流 母线→交换机中每块电路板上的DCDC变换器→电路所需的各种电压。 ◆一次电源采用多个开关电源并联 的方案，每个开关电源仅仅承担一部 分功率，并联运行的每个开关电源有 时也被成称为“模块”，当其中个别 模块发生故障时，系统还能够继续运 行，这被称为“冗余”。
电力电子技术在汽车中的应用
电力电子技术在汽车中的应用目录：前言第1章汽车电子技术概述第2章汽车电子技术基础第3章汽车中直流电动机驱动控制第4章汽车自动缓速器的驱动控制第5章汽车电磁执行机构的驱动控制第6章汽车交流发电机第7章汽车电子点火系统第8章汽车动力转向系统第9章汽车照明系统第10章汽车电源系统样章：1.2.1汽车电子技术的应用现状汽车电子技术经过两个阶段的发展，现正处在第三个阶段。
第一阶段的汽车电子设备主要采用分立电子元件组成电子控制器，并开始由分立电子元件产品向集成电路产品过渡；第二阶段则主要采用集成电路和8位微处理器开发汽车专用的独立控制系统；第三阶段开始于20世纪90年代，汽车电子设备广泛采用16位或32位微处理器进行控制，控制技术向智能化、网络化方向发展。
在该阶段出现了很多新的技术研究领域和研究热点，这里就其中几个典型的方面进行简单介绍。
1.2.1.1线控(Control ByBy——wire)技术汽车的各种操纵系统正向电子化、自动化方向发展，传统的汽车机械操纵系统将变成通过高速容错通信总线与高性能CPU相连的电气系统。
如汽车将采用电动机和电子控制信号来实现线控驾驶(steer by—wire)、线控制动(brake by—wire)、线控油门(throttle by—wire)和线控悬架(suspension by—wire)等，采用这些线控系统将完全取代现有系统中的液压和机械控制。
X-By-Wire也称为Anything-By-Wire，它的全称是“没有机械和液力后备系统的安全相关的容错系统”。
“X”表示任何与安全相关的操作，包括转向、制动等。
“By-Wire”表示X-By-Wire是一个电子系统。
在X-By-Wire系统中，所有元件的控制和通信都通过电子来实现。
X-By-Wire系统是没有机械和液力后备系统的，传统的机械和液力系统由于结构(间隙、运动惯量等)的原因，从控制指令发出到指令执行会有一定的延迟，这在极限情况下是不能允许的。
《电力电子技术 》课件
电机控制
电机控制是指通过电力电子技术实现对电机速度 、方向和位置的精确控制。
电机控制广泛应用于工业自动化、交通运输、家 用电器等领域，如变频空调、电动汽车等。
电机控制有助于提高能源利用效率，降低能耗， 实现更智能化的生产和制造。
新能源发电系统
新能源发电系统是指利用可再生能源进行发电 的系统，如太阳能、风能等。
、更高可靠性和更小体积的方向发展。
系统集成和智能化的发展
系统集成
随着电力电子系统规模的不断扩大，系统集成成为了一个重要的研究方向，通过将多个电力电子模块集成在一个系统 中，可以实现更高的功率密度和更小的体积。
智能化
智能化是电力电子技术的另一个重要发展方向，通过引入人工智能和机器学习等技术，可以实现电力电子系统的自适 应控制和智能管理，提高系统的稳定性和可靠性。
针对高效能转换的挑战，需要不断研 究和开发新的电力电子器件、电路拓 扑和控制策略，以实现更高的转换效 率和更低的能耗。
技术瓶颈
目前电力电子技术面临的主要挑战是 如何进一步提高转换效率，降低能耗 ，以满足不断增长的高效能转换需求 。
新材料和新技术的发展
01
新材料的应用
随着新材料技术的不断发展，新型半导体材料如碳化硅（SiC）和氮化
电力电子技术的应用实例
不间断电源（UPS）
不间断电源（UPS）是一种能够提供持续电力供应的电源设备，主要用于保护重要 设备和数据免受电力中断的影响。
UPS通过使用电力电子转换技术，将电池或其他形式的储能装置与电网连接，确保 在电网故障或停电时，能够继续为设备提供稳定的电力。
UPS在医疗、金融、通信等领域有广泛应用，对于保证关键设备和服务的正常运行 至关重要。
详细描述
汽车电力电子及电力驱动PPT优质资料
CD dv PN结反向偏置时，载流子数
D Q 目很少，扩散电容可忽略
F(法）
PN结处于正向偏置时，多子的扩散导致在P区（N区）靠近结的边缘有高于正常情 况的电子（空穴）浓度，这种超量的浓度可视为电荷存储到PN结的邻域
☞扩散电容仅在正向偏置时起作用。正向电压较 高时，扩散电容为结电容主要成分。
2. 势垒电容
关断。 ◆不可控器件 ☞电力二极管（Power Diode） ☞不能用控制信号来控制其通断。
■按照驱动信号的性质
◆电流驱动型 ☞通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制
。
◆电压驱动型 ☞仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现
导通或者关断的控制。
■按照驱动信号的波形（电力二极管除外 ）
+ +++++ + +++++ + +++++ + +++++
P型区
空间电荷区
N型区
PN 结的单向导电性
PN结(PN junction)正向偏置 空间电荷区变薄
P－+Fra bibliotek+
－+
－+ 正向电流
－+
N _
内电场减弱，使扩散加强， 扩散飘移，正向电流大
PN结(PN junction)反向偏置 空间电荷区变厚
则，形这成就自是PP区N结流的入正而向从导N通区状流态出。的电流，称为正向电流IF ◆当PN结外加反向电压时（反向偏置）时，反向偏置
的PN结表现为高阻态，几乎没有电流流过，被称为反向 截止状态。
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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010402050306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-OffThyristor，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。
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。
逆变电路逆变电路的工作原理01逆变电路的类型02逆变电路的应用031 2 3直流-直流变流电路的工作原理直流-直流变流电路的类型直流-直流变流电路的应用交流-交流变流电路的工作原理01交流-交流变流电路的类型02交流-交流变流电路的应用03电动机控制电热控制照明控制030201一般工业应用交通运输应用电动汽车驱动轨道交通牵引飞机电源系统电力系统应用高压直流输电柔性交流输电分布式发电与微电网新能源应用风能发电太阳能发电风力发电机组中采用电力电子技术实现变速恒频控制，提高风能发电的稳定性和可靠性。
《新能源汽车电力电子技术》：第二章新能源汽车电力电子元件课件
任务3 二极管原理与应用 知识链接1：导体的认知
知识准备
导体是指电路中电阻率很小且易于传导电流的物质。 导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为载流子。在外 电场作用下，载流子作定向运动，形成明显的电流。
导体一般是各种金属材料，金属原子由原子核和核外 电子组成。原子核无法自由移动，而最外层的价电子容易 挣脱原子核的束缚而成为自由电子，当导体两端加上电压 后，原子核最外层带负电荷的电子摆脱原子核的约束向正 电压移动，如图2-3-1所示，电子运动方向是由电源负极 向电源的正极流动，但约定俗成电路中电流的方向是从正 极流向负极。
3、充电过程线圈发热严重，容易造成设 备老化，维护成本高。10kW，一般的电动汽 车可在7-8小时内完成充电。
图2-2-7 新能源汽车无线充电原理
《新能源汽车电力电子技术》
任务3 二极管原理与应用
建议课时：4学时
任务3 二极管原理与应用
知识目标
（1）知道什么是导体和半导体； （2）能理解二极管的工作原理，区分正向反向偏置； （3）能理解二极管整流的工作原理； （4）能通过实训学习，使用万用表对二极管进行检查并区分正负极； （5）正确规范的使用实训板，养成良好的新能源汽车维修职业素养
简而言之，如果初级线圈的绕组匝数比次级线圈的 绕组匝数多，则为降压作用的变压器。反过来，如果次 级线圈的绕组匝数比初级线圈的绕组匝数多，则为升压 作用的变压器。
图2-2-5 变压器工作原理
任务2 线圈基本原理与应用
知识准备
知识链接6：变压器发热的主要原因
变压器工作时，铁芯中存在时刻变化的磁场，由于 铁芯是铁磁材料，会产生磁滞损耗和涡流损耗（如图22-6所示），也就是变压器的空载损耗。同时，线圈中 流过电流，由于线圈是铜或铝材料，存在电阻，也产生 电阻损耗，这就是变压器的负载损耗。空载损耗和负载 损耗都以热量的形式出现，因此，变压器的线圈和铁芯 都会发热。
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循环的高效发动机、永磁交流同步电动机、发电
机、动力分配装置、高性能镍金属氢化物（NI—
MH）电池、控制管理单元以及各相关逆变器的
DC—DC变换器等产件组成。
高压电源电路、各种逆变器和14V蓄电池用
辅助DC-DC变换器组成了功率控制单元，该单元
集成了DSP控制器、驱动和保护电路、直流稳压
电容、半导体、绝缘体、传感器、液体冷却回路
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电动机用逆变器的每个桥臂都是由并联有两个 IGBT模块和二极管模块。每个IGBT芯片的面积 为133mm2（13.7mm×9.7mm），并且发射极 使用了5μm 厚的铝膜；而每个二极管芯片的面积 为90mm2(8.2mm×11mm)。
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6、PWM控制的电压型逆变器
分配器分配发动机的动力：一方面直接驱动车轮，另
一方面自主地控制发电。由于要利用电能驱动电动机，
所以与并联式相比，电动机的21使用比率增大了。
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4、 HEV常用的电力电子技术及装置
结合丰田新一代混合动力系统THS Ⅱ，具体
研究发电力电子技术在HEV中的应用情况。
THSⅡ的整车电气驱动系统主要由采用AtkinSon
轿车、面包车、货车在内的混合动力电动
汽车。
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日本丰田汽车公司
▪ 以作为混合动力电动汽车研发前沿的丰田汽车公司为例， 所开发的混合动力电动汽车已达到实用化水平，自 1997年所推出的世界上第一款批量生产的混合动力电 动汽车Prius开始，其后又在2002年推出了混合动力面
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▪ 纯电动汽车是单独依靠蓄电池供电的，但 目前动力电池的性能和价格还没有取得重 大突破，因此，纯电动汽车的发展没有达 到预期的目的；
▪ 燃料电池电动汽车具有能量转化率高、不 污染环境、使用寿命等不可比拟的优势。 但是由于目前燃料电池技术和研究还没有 取得重大突破，燃料电池电动汽车的发展 也受到了限制。
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3、混合动力电动汽车分类及特点
▪ 根据按照发动机与电动机的不 同组合工作方式，混合动力电 动汽车主要可以分为三类：串 联式、并联式和混联式，基本 结构如下图
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在串联式混合动力系统中，由发动机驱动发电机，
利用发出的电能由电动机驱动车轮。即，发动机所发
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电力电子技术在电 动汽车中的应用
班级：电气121502班 姓名：张山 学号：201115010340
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1、电动汽车简介
当前世界汽车产业正处于技术革命和产业大调整 的发展时期，安全、环保、节能和智能化成为汽车界 共同关心的重大课题。为了使人类社会和汽车工业持 续发展，世界各国尤其是发达国家和部分发展中国家 都在研究各种新技术来改善汽车和环境的协调性。
目前，电动汽车普遍采用PWM控制的电压型逆变器，
这种逆变器具有线路简单、效率高的特点，同时PWM
逆变器呈现出以下几种发展趋势：
（1） 通常采用IGBT器件，工作频率高，并减少了低
频谐波分量和起动是的电流冲击，当前国外应用的最高
开关频率已达20kHz；
（2） 电机额定频率相应提高了，扩大了调速范围，在
电动汽车作为21世纪汽车工业改造和发展的主要 方向，目前已从实验开发试验阶段过渡到商品性试生 产阶段，世界上许多知名汽车厂家都推出了具有高科 技水平的安全或环保型号概念车，目的是为了引导世 界汽车技术的潮流。
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2、各种类型电动汽车特点及其发展
▪ 根据所使用的动力源不同，电动 汽车大致可分为三类：蓄电波电 动汽车或纯电动汽车(Battery Electric Vehicle)、以氢气为能源 的燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle）和混合动力电 动汽车（Hybrid Electric Vehicle）。
更好地满足运行要求的同时，减少电机的体积和重量，
提高功率比。目前国外电动汽车专用电机的最高额定频
率已达500Hz；
（3） 采用DSP为核心的计算机控制系统，能够实现可
靠的矢量控制和运算，电机可做到快速恒力矩起动及弱
磁高速运行，这种控制系统稳定，电流冲击小，控制效
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▪ 混合动力电动汽车是同时采用了电动机和
发动机作为其动力装置，通过先进的控制
系统使两种动力装置有机协调配合，实现
最佳能量分配，达到低能耗、低污染和高
度自动化的新型汽车。自1995年以来，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
世界各大汽车生产商已将研究的重点转向
了混合动力电动汽车的研究和开发，日本、
美国和德国的大型汽车公司均开发了包括
以及和汽车通信的CAN总线接口。
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5、电动机/发电机用逆变器单元
在Prius THS Ⅱ主驱动系统中，电动机和 发电机所用三相电压型逆变器（功率分别 为50kW和30kW）被集成一个模块上。逆 变器的电气结构图如图7所示，直流母线 最大供电电压被设定为500V。功率器件选 用带有反并联续流二极管的商用IGBT （850V/200A），该功率等级的IGBT具有 足以承受最大500V反压的能力，以及其它 诸如雪崩击穿、瞬时短路的能力。
出的动能全部要先转换成电能，利用这一电能使车辆
行驶。
并联式混合动力系统采用的是发动机与电动机驱
动车轮，根据情况来运用这两个动力源，由于动力源
是并行的，故称为并联式混合动力系统。
混联式也称串并联式，它可以最大限度地发挥串
联式与并联式的各自优点，丰田的Prius系列的混合动
力系统采用的就是这种工作方式。工作时，利用动力
包车，该车混合动力系统采用了世纪首次批量生产的电 动四轮驱动及四轮驱动力/制动力综合控制系统。2003 年，丰田又推出了新一代Prius，也被称为“新时代丰 田混合动力系统——THS Ⅱ”（见图1），节能效果可 达到100km油耗不足3L。从2004年开始，丰田公司向 欧洲市场推出了一款新的Lexus RX型豪华混合动力轿 车。丰田公司计划2012年全部采用汽油电力混合发动 机，以提高燃油经济性和降低排放污染。