眾所周知,直流電是恒定的,而交流電是交變的。DC和AC之間的轉換是如何完成的?
DC波形和交流波形
DC和交流電之間的轉換需要控制兩個特性,壹個是電流的方向,壹個是電流的大小。電動車逆變電路的等效電路如下圖所示。我們把動力電池等同於電池,把電機簡化為負載。
等效電路
從下圖可以看出,電流方向的改變可以通過開關的閉合和斷開來實現。從而改變交流電的方向。
電流方向
電流方向
交流電有頻率。如果電機要求的交流頻率為50Hz,則意味著上述開關需要在1秒內完成50次周期性變化。但是,實際上並沒有這樣的開關。實際上,我們用MOSET管代替開關。MOSET管最高頻率可達1000KHz,能滿足實際工藝中的頻率要求。
Moset管
Moset管電路
解決了電流方向和頻率的問題後,直流電的大小如何等同於交流電?通過在quot和quot處關閉光電管,可以實現是否有電流,從而輸出方波。當開關閉合時,輸出值為常數,當開關斷開時,輸出值為0。如下圖所示,綠色波形為方波。
直流方波
上圖中的紅框顯示的是方波。可以看出,周期的平均值隨高電平與低電平的比值而變化。青色波形是壹個周期內方波的平均值。可以看出,壹個周期內的常數時間越長,平均值越高。最後,上部方波的平均波形成為下部波形。
通過開關的組合改變電流方向,整個周期內的波形如下。
可以看到,通過開關的組合和開關時間的變化,由方波組合成壹個類似正弦波的波形。如果減少每個方波的周期時間,曲線會越來越平滑,平均方波會無限接近正弦波。這個處方波的平均波形的效果相當於正弦波,完成了DC到交流的逆變。
最後,還有壹個問題。在實際的逆變過程中,我們如何知道壹個方波周期內高電平和低電平的比例?在實際的波形調制過程中,需要壹個叫做比較器的電子元件,利用比較器的輸出信號來控制MOSET管的開關。等效電路圖見下圖。圖中大三角是比較器,小三角是二極管。二極管的作用是防止同壹支路的開關同時導通,造成短路。
調制電路
三角波和正弦波輸入比較器進行比較。見下圖。
比較波形
當正弦波小於三角波時,比較器輸出0;當正弦波大於三角波時,比較器輸出1。這樣,匹配正弦波特性的方波控制信號可以被輸出和輸入到MOSET管。當輸出為1時,控制其導通,當輸出為0時,控制其關斷,這樣就可以根據信號控制開關輸出想要的等效逆變波形,最終控制電機旋轉,從而完成整個逆變過程。
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