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浅谈新能源汽车电机驱动系统的几大重要组成部件

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浅谈新能源汽车电机驱动系统的几大重要组成部件

发布日期:2018-04-12 作者: 点击:

新能源汽车电机驱动系统包括电力电子变换器以及相应的控制器。电力电子变换器由固态器件组成,主要作用是将大量能量从电源传递给电机输入端。控制器通常由微控制器或数字信号处理器和相关的小信号电子电路组成,其主要作用是处理信息以及产生电力变换器半导体开关器件所需的切换信号。博可莱浅谈新能源汽车电机驱动系统的几大重要组成部件,电机驱动系统主要部件、储能装置以及电机之间的关系如图所示。

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功率变换器包括直流变换器和交流变换器,直流变换器用于驱动直流电机,直流变换器用于驱动交流电机。这两种功率变换器的功能实现如图所示。功率变换器是由大功率、快速响应的半导体器件组成。电机驱动系统的电力电子电路中的固态器件的作用是作为通或断的电子开关将恒定电压变换为可变频、可变压的电源。所有的功率器件都有一个控制输入门极(或栅极或基极)功率器件根据控制器输出的控制信号导通或者关断。在过去的20多年,功率半导体技术迅猛发展,使得直流和交流电机驱动系统朝着小型、高效和可靠的方向快速发展。在纯电动汽车及混合动力汽车电机驱动系统中,最常用的功率器件是IGBT。IGBT的电压、电流范围以及开关频率完全满足电驱动系统的要求。

新能源汽车驱动系统控制器管理和处理系统信息以控制电驱动系统的功率流向。控制器根据驾驶员的输入指令进行动作,同时要遵循电机的控制算法。经过几十年的发展,各种电机都有很多种控制算法。在这些控制算法中,有些是用于高性能驱动系统的,另外一些是用于要求较低的调速驱动系统。电力牵引用的电驱动系统需要响应快、效率高,因此其被归类为高性能驱动系统的范畴。这些电机驱动系统控制算法是计算密集型的,需要快速的处理器及相当多的反馈信号接口。现在的处理器基本都是数字信号处理器,取代了原来的模拟信号处理器。与模拟信号处理器相比,数字信号处理器不仅可以降低漂移和误差,同时短时间内处理复杂算法的能力方面性能也有了较大的提高。控制器实际上是一个嵌入式系统,其中微处理器、数字信号处理器通过外围接口电子模块进行信号处理。接口电路由A-D、D-A转换器构成,主要用于处理器和其他组件之间的通信。数字I/O电路主要用于接收输入数字信号,同时给各个功率半导体器件输出控制信号。

与交流电机相比,尽管直流电机结构复杂,但是直流电机驱动相对要简单些。通过简单的直流电机驱动模型,可以很好地了解驱动系统和负载之间的相互关系。从另一方面讲,尽管交流电机比直流电机相对简单些,但是交流电机的驱动系统是非常复杂的。交流电机驱动系统采用标准的六开关逆变拓扑电路和PWM技术产生三相正弦波形来驱动交流电机。


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