电动汽车逆变电源

• 多重串联型三相逆变器
• 1. 多重串联结构。在多重串联型结构中，每个单 元逆变器有三种状态：正向导通、反向导通和旁 路。 • 正向导通：S11,S14导通，逆变器输出正向电压。 • 反向导通：S12,S13导通，逆变器输出反向电压。 • 旁路：当上桥臂全部导通或下桥臂全部导通时， 逆变器处于旁路状态，不输出电压。
电动汽车逆变电源设计
• 电动汽车的组成框图
• 1.1 多重串联型逆变器 • 电动大客车大都采用三相交流电动机。由于电动 机功率大，三相逆变器中的器件需要承受高电压 和大电流应力的作用，并且需要良好的散热。采 用多重串联型结构的大功率逆变器则降低了单个 器件承受的电压应力，降低了对器件的要求。由 于输出电平种类增加，控制性能更好。
• 参考文献 • 1. 肖登明 电气工程概论 中国电力出版社 2007 • 2. 张占松等 开关电源的原理与设计 电子工业出 版社 1998 • 3. 李爱文等 现代逆变技术及其应用 科学出版社 2000 • 4. 黄俊等 电力电子交流技术 机械工业出版社 2003
• 1.2 支持CAN总线的电动车辅助逆变电源 • 电动车由于储能设备容量有限，在运行过程中对 电能的流向管理非常严格。精确地电能管理可以 延长车辆运行的里程，减少蓄电池充电频率，从 而节约运行成本。 • 车载能量管理系统需要随时监控蓄电池的电压、 电动机的输出功率以及其他设备的运行情况。 • 电动车电子控制系统的动态信息必须具有实时性， 各子系统需要将车辆的公共数据实时共享，如电 动机转速、油门踏板位置等。但不同控制单元的 控制周期不同，数据转换速度、各控制命令的优 先级不同，因此需要一种具有优先权竞争模式的 数据交换网络，且本身应具有极高的通信速率。
N' d
d
UN '
VN '
WN '
d
d
N
d
NN '
UN '
Байду номын сангаасVN '
WN '
NN '
• 4. 蓄电池的均衡充放电 • 由于电动汽车的工况随着驾驶情况的不同而发生 变化，因此电动机的电压也在随时波动。对于多 重逆变器而言，并不是所有的蓄电池都参与电流 的输出。在低调制系数下，仅有少数蓄电池输出 电流。这部分蓄电池相对其他蓄电池而言，其放 电速度更快些。 • 为平衡蓄电池的放电，可采用交替导通的方法， 均衡蓄电池的放电，这种方法用于两重逆变器时， 其开关波形的分配如图所示。
• 两重逆变器采用交替导通的方法均衡蓄电池的放 电。
• 蓄电池充电和再生制动时，多重逆变器作为整流 器工作。每单元逆变器当上桥臂或下桥臂全部导 通时，该逆变器的蓄电池组则被短路。设n个逆 变桥串联，i个逆变器被旁路，则输出电压为(ni)Ud。通过旁路方式，可灵活地对蓄电池组充电， 还可以控制再生制动的力矩。 • 多重串联型逆变器适用于大功率的电动汽车驱动 系统。 • 多重串联型结构输出电压矢量种类大大增加，从 而增强了控制的灵活性，提高了控制的精确性， 同时降低电动机中性点电压的波动。
• 为解决现代车辆中众多的控制和数据交换问题， CAN现场总线被认为是电动车最佳通信结构。 • CAN总线结构是一种有效支持分布式控制或实 时控制的串行通信网络。下图是一个典型的电动 汽车CAN总线结构示意图。
• 在此CAN系统中，每个节点设备都能在脱离 CAN总线的情况下独立完成自身系统的运行， 从而满足车辆运行安全性的需要。同时CAN总 线也不会因为某个设备的脱离而出现系统结构崩 溃的现象。 • 系统中的车载辅助逆变电源是电动车上的辅助交 流电动机的电源，如汽车转向助力油泵、刹车气 泵、冷却水循环水泵以及空调系统中的压缩机等。
• 2. 开关组合选择 • 由于多重逆变器存在开关冗余状态，所以实现同 一种输出，开关的组合并不唯一，为使每一个开 关组件工作频率相等，在选择适当空间矢量后， 还需进行开关频率均衡控制，选择合适的开关组 合。多重逆变器开关组合原理图如图所示。
• 3. 中性点的偏移 • 对于如图所示的两电平的三相逆变器，以N‘的电 压为参考电压，则 U U / 2，其中性点N的电压是脉 动的，脉动幅值为 U / 6 ，对于二重逆变器，假 设每单元逆变器直流侧电压为U d ，输出的 U ,U ,U • 是阶梯波，阶梯波的电压分别为 U ,2U ，设 U U • 由 U (U U U ) / 3 可得 U 0 。 • 可见，在二重逆变桥工作过程中，通过适当选择 输出矢量，中性点N的电压可以保持恒定。