把直男掰彎需要幾步?視頻解析直流電如何變成交流電

電動汽車的電池提供的是直流電,但是驅動電機旋轉,電機定子需要不停變換的交流電。這兩者之間是如何轉換的?

今天我們用視頻或動圖的方式,將“兩相橋式整流電路”和“PWM控制”,這兩個逆變最基本的原理,簡單闡述一下。請看視頻。

最簡單最直觀的電力電子基礎zhi'http://www.icpchaxun.com/video/1147623303379230720

心疼流量的同學,可以看下面圖文解析:

首先,我們要知道,什麼是直流電/交流電?

直流電DC:大小和方向都不變的電流,稱為直流電,簡稱DC。

交流電AC:大小和方向隨時間周期性變化的電流,被稱為交流電,簡稱AC。一個循環內,交流電電壓的平均值為0。

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方形交流電是怎麼產生的?

我們先來看一個神奇的電路。它有四個開關,一個電源和一個輸出點,是最簡單的逆變電路。

開關S1、S4閉合,電路接通,用電器的電流方向向右。

人為控制反轉開關,S1、S4打開,S2、S3閉合。通過用電器的電流也發生反轉,方向變成向左。如果不斷的打開和閉合兩個開關,最簡單的方形交流電就產生瞭。

傢用交流電的頻率是50Hz,意味著每秒鐘需要打開和關閉電路100次,而新能源汽車上,驅動電機需要的開關頻率更是遠高於此。

那麼第二個問題來瞭。如此高頻的操作,怎麼實現呢?

這就需要功率半導體元器件的參與,例如IGBT和MOSFET。這些每秒可以開關數千、甚至幾萬次。再通過控制信號,就可以很容易地控制電路變化。如果對這方面感興趣,可以點擊下面這篇文章進一步瞭解。

第三個問題來瞭,正弦交流電是怎麼產生的?

將開關按照固定頻率打開和閉合,產生瞭方形交流波。通過頻繁的開關,我們可以實現如下圖這樣有規律的方波交流電。

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如果將開關按照變化的頻率打開和閉合,在想要更大輸出的地方,產生更大的脈沖(打開開關的時間更長,關閉開關的時間更短),脈沖波則會變成這樣。

接著我們對單位時間的脈沖波求平均值,神奇de事情發生瞭。

打開開關的時長占比不同,導致平均電壓產生瞭差異。

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如果我們人為控制這樣的開關頻率,你會驚奇的發現,形成的平均電壓,非常接近一條正弦曲線。而且脈沖越精確,切換頻率越高,曲線越光滑。是不是很神奇?

以上就是逆變器,直流變交流最最基本的工作原理。

關於車載控制器使用的三相橋式整流電路、整流與濾波的方式、SVPWM矢量控制等內容,後續我們會提供更多類似視頻與動圖,提供更多深入淺出的電動車原理解析。歡迎關註。

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