混合動力電動汽車中電力電子技術應用綜述(編輯修改稿)
2025-08-10 01:04 本頁面
【文章內容簡介】 感器、液體冷卻回路以及和汽車通信的CAN總線接口。下面我們主要介紹功率控制單元的結構組成和主要作用[4[5。圖4 Prius THSII整車電氣系統(tǒng)結構圖5 Prius THSII功率控制單元 電動機/發(fā)電機用逆變器單元在Prius THS II主驅動系統(tǒng)中，電動機和發(fā)電機所用三相電壓型逆變器（功率分別為50kW和30kW）被集成在一個模塊上（如圖6所示，逆變器的電氣結構圖如圖7所示），直流母線最大供電電壓被設定為500V。功率器件選用帶有反并聯續(xù)流二極管的商用IGBT（850V/200A），該功率等級的IGBT具有足以承受最大500V反壓的能力，以及其它諸如雪崩擊穿、瞬時短路的能力。圖6 電動機和發(fā)電機用逆變器集成模塊圖7 功率主回路示意圖電動機用逆變器的每個橋臂都是由并聯有兩個IGBT模塊和二極管模塊組成，而發(fā)電機用逆變器的每個橋臂只包含有一個IGBT模塊和二極管模塊。每個IGBT芯片的面積為133mm2 ()，并且發(fā)射極使用了5um厚的鋁膜；而每個二極管芯片的面積為90mm2 (11mm)。目前，電動汽車普遍采用PWM控制的電壓型逆變器，這種逆變器具有線路簡單、效率高的特點，同時PWM逆變器呈現出以下幾種發(fā)展趨勢：（1）通常采用IGBT器件，工作頻率高，并減少了低頻諧波分量和起動時的電流沖擊，當前國外應用的最高開關頻率已達20 kHz；（2）電機額定頻率相應提高了，擴大了調速范圍，在更好地滿足運行要求的同時，減少電機的體積和重量，提高功率比。目前國外電動汽車專用電機的最高額定頻率已達500 Hz；（3）采用DSP為核心的計算機控制系統(tǒng)，能夠實現可靠的矢量控制和運算，電機可做到快速恒力矩起動及弱磁高速運行，這種控制系統(tǒng)穩(wěn)定，電流沖擊小，控制效率高。除了以上傳統(tǒng)的PWM 控制技術外，最近出現了諧振直流環(huán)節(jié)變換器和高頻諧振交流環(huán)節(jié)變換器。采用零電壓或零電流開關技術的諧振式變換器具有開關損耗小、電磁干擾小、低噪聲、高功率密度和高可靠性等優(yōu)點，引起研究人員廣泛的興趣。目前應用于功率變換器的常用電子開關器件主要有GTO、BJT、MOSFET、IGBT和MCT等，由于IGBT集BJT和MOSFET特點于一體，所具有的高阻抗壓控柵極，可明顯降低柵極驅動功率，從而可使柵極驅動電路集成化；并且IGBT具有的極短的開關時間，可使系統(tǒng)具有快速響應能力，并減小了開關損耗，降低了噪聲，因此IGBT是很好的開關器件。MCT也是一個潛在的選擇器件，雖然
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