電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制技術(shù)綜述-資料下載頁(yè)
2025-07-14 01:21本頁(yè)面
【正文】 ，大功率IGBT模塊甚至高達(dá)6500V。同時(shí)隔離絕緣材料抗老化能力也至關(guān)重要。在車(chē)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中IGBT的開(kāi)關(guān)頻率為幾kHz甚至十幾kHz，極短的開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)間有利于減小過(guò)渡過(guò)程中的能量損耗，但這會(huì)導(dǎo)致在隔離處輸出端的電壓變換率高達(dá)數(shù)kV/μs，因此隔離處必須具有極小的耦合電容，以阻止干擾從輸出端傳遞到控制端。干擾耦合到控制端會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的故障，甚至由于驅(qū)動(dòng)電路缺乏dv/dt噪聲抑止力而損壞IGBT，IGBT驅(qū)動(dòng)電源需具有一定功率，以驅(qū)動(dòng)IGBT。這需要一定物理尺寸的變壓器，變壓器體積增加又會(huì)增加耦合電容，從而影響dv/dt抑制力。如果設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)板具有比IGBT阻斷電壓高得多的電壓等級(jí)，如50kV/μs，那么驅(qū)動(dòng)板就能夠提供足夠的dv/dt抑制能力。與此同時(shí)，因?yàn)檐?chē)上繼電器等干擾源很多，驅(qū)動(dòng)電源還應(yīng)該具有抗外來(lái)電磁干擾的能力。適應(yīng)工作環(huán)境溫度的能力車(chē)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器IGBT必須適應(yīng)車(chē)上惡劣的溫度環(huán)境。一方面汽車(chē)零部件工作在相對(duì)狹小的環(huán)境中，環(huán)境溫度較高；另一方面電機(jī)驅(qū)動(dòng)器體積小、IGBT模塊的功耗以及驅(qū)動(dòng)電源本身的功耗進(jìn)一步提高了驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部溫度。因此，在電源設(shè)計(jì)中溫度參數(shù)是設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵因素之一。減小溫升可以通過(guò)以下幾方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先是加大設(shè)計(jì)定額，采取降額使用；其次是優(yōu)化磁性器件的設(shè)計(jì)，減小功耗，優(yōu)化功率器件開(kāi)關(guān)，選用合適的開(kāi)關(guān)頻率，減小開(kāi)關(guān)損耗。再次是使用工業(yè)級(jí)或軍用級(jí)耐高溫器件，減小溫度對(duì)器件的影響。車(chē)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器IGBT模塊驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)從以上驅(qū)動(dòng)電源分析可以得出，車(chē)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器IGBT模塊驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)該具有隔離高電壓、多組輸出、耐高溫和抗電磁干擾等特點(diǎn)。從目前開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)浞治觯醇る娫赐負(fù)溥m合車(chē)用IGBT模塊驅(qū)動(dòng)電源。反激電源具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能價(jià)格比高、控制簡(jiǎn)單、多繞組交叉調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。在車(chē)用中低功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中，反激電源結(jié)合光耦能夠制作出性能可靠、性?xún)r(jià)比高的IGBT模塊驅(qū)動(dòng)電路。窗體底端窗體底端窗體底端反激電源設(shè)計(jì)步驟反激電源工作原理在許多文獻(xiàn)中都有闡述，下面分析一下反激電源設(shè)計(jì)方法，反激電源設(shè)計(jì)分為幾個(gè)步驟。圖2給出了反激電源從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的全部步驟。在設(shè)計(jì)中需要特別關(guān)注磁性器件的設(shè)計(jì)和熱分析與設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中要考慮到上述分析中提到的車(chē)用IGBT模塊對(duì)電源的特殊要求。反激電源變壓器設(shè)計(jì)在反激電源設(shè)計(jì)中，最重要的就是反激變壓器的設(shè)計(jì)[4]，當(dāng)用于IGBT驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，反激變壓器更是與眾不同，變壓器如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生電壓尖峰，不僅影響電源工作壽命，還會(huì)造成電源電壓交叉調(diào)整量大，以及造成開(kāi)關(guān)損耗加大，甚至造成IGBT損壞。針對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)用，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：由于IGBT門(mén)極開(kāi)通電壓一般為15V177。5％,關(guān)斷電壓為－5~－10V，門(mén)極最大承受電壓不得大于20V。由于各繞組采用隔離方式，因此必須采用一定措施減小交叉調(diào)整量。IGBT驅(qū)動(dòng)電源二次側(cè)繞組多，可以采用三明治繞制方法，反饋繞組可以采用多組并聯(lián)方法。在諸如IPM對(duì)于電源電壓要求精度高的應(yīng)用，可以在各繞組后加線性穩(wěn)壓器件。由于IGBT模塊驅(qū)動(dòng)需要一定的峰值電流，因此繞組輸出需要一定量的電容，電容要求等效電阻（ESR）足夠小，這樣可以提供較大的瞬時(shí)峰值電流，加快開(kāi)通時(shí)間，減小開(kāi)通損耗。在IGBT模塊的應(yīng)用中,特別是中大功率IGBT模塊,每一個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)電路需要使用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電源供電，以減小母線寄生電感的影響。這些相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電源來(lái)自于反激變壓器的各個(gè)繞組,繞組間寄生電容無(wú)疑會(huì)影響到各獨(dú)立供電電源之間的交流懸浮程度,IGBT開(kāi)關(guān)瞬間將對(duì)寄生電容充放電,當(dāng)耦合電容較大時(shí),會(huì)引起較大的脈沖電流沿供電電源及驅(qū)動(dòng)線傳輸。由于線路電阻和引線電感,脈沖電流引起的壓降會(huì)耦合到驅(qū)動(dòng)信號(hào)引起誤動(dòng)作。因此,設(shè)計(jì)的輔助電源引線及驅(qū)動(dòng)線應(yīng)盡可能短。IGBT模塊驅(qū)動(dòng)電源原理根據(jù)上述分析，設(shè)計(jì)了一款車(chē)用驅(qū)動(dòng)器IGBT模塊驅(qū)動(dòng)電源（圖3）。驅(qū)動(dòng)的IGBT模塊為1200V/400A，驅(qū)動(dòng)電源參數(shù)為：輸入電源電壓9~18V，輸出功率18W。窗體底端其中一組用于驅(qū)動(dòng)下橋臂3個(gè)IGBT，功率為9W，其他3組的每組輸出功率為3W；，一次側(cè)峰值電流為11A，開(kāi)關(guān)頻率為29kHz，一次側(cè)匝數(shù)為6匝，二次側(cè)電壓為－10V和15V，匝數(shù)分別為7匝和10匝。從圖中3可以看出，系統(tǒng)采用電流控制PWM芯片UC2843，其特點(diǎn)是一次側(cè)峰值電流逐周限制，啟動(dòng)電壓低，圖騰柱輸出，控制電路簡(jiǎn)單。由肖特納二極管和瞬態(tài)吸收二級(jí)管構(gòu)成開(kāi)關(guān)尖鋒吸收電路，以減小開(kāi)關(guān)損耗。電壓采樣取自提供3個(gè)下橋臂開(kāi)關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電壓的繞組，因?yàn)榇私M驅(qū)動(dòng)功率最大，以此作為電壓反饋，系統(tǒng)最穩(wěn)定且電壓調(diào)整精度高。圖4和圖5給出實(shí)測(cè)波形。從圖中可以看出，驅(qū)動(dòng)電源實(shí)際波形與反激電源理論波形相同。結(jié)論本文詳細(xì)分析了車(chē)用驅(qū)動(dòng)器IGBT模塊對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的特殊要求，并提出利用反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)IGBT模塊驅(qū)動(dòng)電源的方法，著重解決了反激拓?fù)潆娫从糜贗GBT模塊驅(qū)動(dòng)電源的幾個(gè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明本文提出的驅(qū)動(dòng)電源由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，成本低，具有廣泛的應(yīng)用前景。15 /
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