电力电子第一次实验报告(2)

图3.2 城轨列车电力牵引控制系统功能框图

可以看出，电力牵引控制系统中，电力电子技术的应用依旧十分广泛，IGBT的应用、交直流变换部分等，都有十分重要的功能。

四、电动汽车

电子电力技术在电动汽车中的应用主要在电动汽车的控制方面。而电动汽车的控制方式分为DC/DC控制和DC/AC控制。

1.DC/DC控制

在DC/DC控制中，常用斩波器进行控制，斩波器频率可达到几千赫兹，因此很合适直流牵引调速。下图4.1 a为IGBT作为斩波器的电路图，大致功能为，蓄电池发电，经过整流、逆变，输出到电机，而电机速度通过编码器返回至控制端，达到闭环控制的目的。而图4.1b为矢量控制电路框图。

图4.1 IGBT作为斩波器的电路图

2.DV/AC控制

在 D C /A C 控 制方式 中 , 一般采用直流斩波器加逆变器和 P W M 逆变器两种控制形式 。由于电动汽车的电源(蓄电池)电压低,传输能量环节过多,因而采用前者将降低整个系统的效率；采用后者则因多用电压型、逆变器,而使线路简单、环节少、效率高。

图4.2 直流斩波器加逆变器的控制系统框图

五、电动自行车

电动自行车主要由四个部分组成：车架、电源（蓄电池）、电机和控制器。其中控制器

中大量运用了电力电子技术。控制器硬件框图如下图5.1所示。大致功能为，以控制器作为中枢，控制蓄电池、电机、输入电路。

图5.1 电动自行车控制器硬件框图

控制器电源电路（图5.2）通过两级电压变换，得到控制电路所需的两组电压：+15V和+5V。+15V作为功率驱动电路的电源，+5V作为单片机及其他控制电路的电源。

图5.2 控制器电源电路

而控制器的逆变电路则采用了三相全桥逆变电路，电路图如图5.3所示，逆变电路由功率开关管VT1~VT6等组成，如图4.4所示。采用单极性PWM控制技术，以“两相导通三相六拍”方式控制电动机运行。三相桥式逆变电路在电力电子课程中已经学习过，然而具体的应用却知之甚少，因此在学习电动自行车控制的过程中也是对于已经学过内容的新认识。

图5.3 控制器三相全桥逆变电路

六、充电桩

电动汽车充电桩应用了电力电子变流技术、\智能监控技术\、无线射频技术等。目前，电动汽车充电桩主要有直流充电、交流充电、非接触式充电以及更换电池等方法。

充电桩的设计主要有两个部分，其一是充电桩本身，其二是对于充电桩的监控系统。 交流充电桩的硬件框图如下图6.1所示，可看出，在给不同部分供电的过程中，所用到的直流电源电压都不同，因此需要电力电子技术的应用。

图6.1 交流充电桩硬件原理框图

图6.2所示为交流充电桩电源部分电路图，可以看出其中大量用到电力电子器件，虽然以我现在的知识还不足以达到能够设计、应用电力电子技术完成一个完整的电源的工作，然而随着不断的学习，我将对电力电子技术有更加深入的认识与了解。

图6.2 交流充电桩电源电路图

监控系统硬件框图如下图6.3所示。将380V的交流电输入至充电模块，并在充电模块中转化为电动汽车充电用的交流电/直流电，这就是电力电子技术的用武之地。而主控模块也由交流电供电，经过整流逆变等工序，转换为控制模块所需的电源。

图6.3 充电桩监控系统硬件框图

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