摘要：在高职的电力电子技术课程教学中，经常存在学生觉得理论知识枯燥乏味听不懂，好不容易有点理解又不知道在实际中有什么用。理论一旦脱离了实际，就会变得索然无味，所以理论联系实际是高职教学中必须坚持的基本教学法。在本文中联系电动汽车的相关技术浅谈理论在实践中的应用。
　　关键词：电力电子;理论;实践;电动汽车
　　一、前言
　　教育理论研究与教育实践研究应该是统一的、互相依托和互相促进的^[1]。然而在高职教育中，电气类的学生普遍存在，理论学习难，枯燥无味，不知道这些理论在生活中有哪些作用。毕业工作后，看到实际电路图又不知道该和以前的哪个知识点联系起来。在教学中，理论如果脱离了实际，最后培养出的学生必定会缺少社会竞争力。理论要指导实践，实践又会不断深化和完善理论并促进理论向前发展，这才是高职院校对学生最终的培养目标^[2]。
　　可是，在理论学习中，我们如何将这两者联系在一起呢。在本文中，我们理论联系实际，将电力电子课程中的直流斩波电路与电动汽车中的双向变换器^[3]相结合，从基本理论出发，看懂实际电路图。
　　二、教学内容讲解：基本Buck-boost双向DC-DC变换器
　　通过电力电子器件的开关作用，将恒定的直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，称为直流斩波电路，也称为DC-DC变换器。
　　DC-DC变换器种类很多，主要分为隔离性和非隔离型，不论哪种类型都可以由基本的DC-DC变换器进行级联、演化、等效、隔离等技术构成。所以在在教学中，我们主要介绍Buck电路、Boost电路、Buck-boost电路以及Cuk电路^[4]这4个最基本的直流斩波电路。今天我们选取Buck-boost双向DC-DC变换器的基本工作原理进行简单描述。
　　开关V导通：电源E通过开关管V向电感L供电，此时电流为i1，电感储存能量，同时电容C向负载R供电并维持输出电压恒定;
　　开关V断开：电感L中储存的能量向负载释放，电流为i2，负载电压极性上负下正，与电源电压极性相反。
　　该电路的输出电压为：Uo=α/（1-α）Ud（α为占空比），若改变α，则输出电压既可以比电源电压低，也可以比电源电压高。当1<α<1/2时为降压，1/2<α<1时为升压，因此该电路称为升降压斩波电路，或者称为Buck-boost变换器^[5]。为了让学生便于理解这种技术与我们的生活息息相关，我们可以向学生介绍Buck-boost变换器在当下比较热门电动汽车相关技术中的一些应用。
　　三、理论联系实际：电动汽车中的DC-DC
　　作为电动汽车动力系统中重要组成部分，DC-DC变换器主要有2个作用：
　　1、提供电力给动力转向系统、空调、其他辅助设备;
　　2、在复合电源系统中，串联超级电容，使电源输出可调节，母线电压得以稳定^[6]。
　　在电动汽车电气系统中，DC-DC变换器的电能来自于动力电池包，作用是供电给车载电器。它在系统中的位置如下图所示：
　　在最近两年中，双向DC-DC已经开始悄然取代单向的DC-DC转换模块，成为了电动汽车生产商的主流选择对象。在两端直流电压极性保持不变的前提下，双向DC-DC变换器可以根据电力系统的需要让电流方向发生改变，变换电力系统能量的双向流动。降低电池组输出电压的等级，提高车辆的安全性，降低电池系统的成本，有助于提高系统的运行效率^[7]。
　　非隔离型Buck-Boost双向DC-DC變换器在电动汽车中是如何应用的，如下图所示。
　　C1：低压侧电容;C2：为高压侧电容;L1：电感;Q1，Q2：全控开关器件IGBT;
　　R：电阻;D1，D2：续流二极管;V1：蓄电池电压;V2：输出电压。
　　我们发现，Buck-boost双向DC-DC变换器中的元器件构成和我们基本DC-DC变换器的元器件基本都是一样。
　　开关管Q2关断，Q1导通：此时C2为负责向启动或提速供电的电动汽车电源，在该工作过程中电感L迅速储存能量。
　　Q1关断：此时，为电动车负载供电的，是共同作用于电动汽车的蓄电池电压V1和电感L。在此工作周期中，电动汽车高压侧输出电压U2=1/（1-α1）U1，式中：α1为Q1的占空比。调节占空比，电动汽车输出电压就会更加稳定，同时电动汽车的能量转换得以实现。
　　不仅如此，课堂上还可以向学生介绍一些简单的DC-DC变换器主电路的工作原理。比如下图所示：
　　在上图中，我们可以看出，变压器左边接的是一个逆变电路，将直流变为交流，变压器的右侧接的是整流二极管，整流二极管的右边是一个滤波电路。所以整个电路的变换是：DC→AC→AC→DC。
　　如图所示：经过左侧全桥逆变电路得到的矩形脉冲波是变压器的输入，传递到变压器的副边，得到电压幅值不同的交流正弦波;交流正弦波经过DR1和DR2整流，由Cf和Rl进行滤波处理，最终得到直流电，提供给输出端。由此可见，输出电压是输入电压Vin，通过DC-DC回路得到的。
　　原边开关电路依靠控制器对特定占空比的PWM波进行调制，按照既定的顺序和时间驱动四个开关管导通、截止，将输入电流调制成矩形波，完成电流逆变过程。通过调节占空比可以调节原边输入电压的大小，输出电压减小则减小占空比，若增加输出电压则增加占空比即可。通过调节开关频率可以调节频率。T1为变压器，变压比n。变压器不仅可以调节电压，还可以实现电气隔离。不同电压等级可以通过改变副边线圈匝数，固定原边线圈匝数得到^[8]。 　　当然，在介绍这样的实例时，我们最好可以向学生简单介绍电动车的行业背景，发展历程，让学生清楚知道我们学习的DC-DC存在于电动汽车研发中的哪一环节，用来干什么的。让学生深刻体会，这些理论知识，不是孤零零毫无温度的只存在于书本上，不仅仅只是印刷品让大家去看，而是真真实实可以用在我们的生活生产科技之中，让我们自己学过的理论真切的用在实际中，让理论指导实践，让实践推动理论继续前行。
　　四、结语
　　综上所述，在传统的理论课程学习中，不受教材的局限，将复杂深奥的知识融入到日常生活、生产实践、热点新闻、当下科技发展中，选取与我们息息相关，典型而又通俗易懂的案例融入到教学中，增强学科的实用性、时代感、历史感，既可以尽可能增加学生的兴趣，加深对基础知识的理解，又能提高分析和解决问题的能力，同时又可以为提高专业素养和创新能力打下基础。
　　参考文献：

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[5]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].第4版.机械工业出版社，2015.

[6]王贵龙.电动汽车的双向DC_DC变换器多模态控制方法[J].可再生能源，2020，38（02）：267-272.

[7]王艺钢.大功率直流快充充电桩的设计[J].集成电路应用，2020，37（02）：118-119.

[8]独家解析Buck/Boost结构DC-DC变换器工作原理.电源网，2015.
　　作者简介：饶晶晶（1987.02-），女，讲师，硕士，研究方向：电力电子，传感器网络教学和研究。