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电机控制器的逆变原理

宣布日期:2021-04-30 09:26

新能源汽车(New energy vehicles)新能源汽车是指以非通例汽车燃料为动力源(或使用通例汽车燃料和新型车载动力装置),在汽车动力控制和驱动方面集成先进技术的技术原理、新技术、新结构的汽车 。新能源汽车电机控制原理的焦点是变频调速技术的应用 。

我们知道,新能源汽车使用的驱动电机大多是三相永磁同步电机、三相交流异步电机等 。当输入电机被提供三相平衡正弦交流电源时,电机可以旋转并向外输出扭矩 。新能源汽车的电源是DC电源 。当驱动电机时,需要将电源提供的DC功率转换成三相交流功率 。这个转换装置叫电机控制器,英文缩写是MCU 。电机控制器是如何事情的?以下小系列将简要说明电机控制器的事情原理 。

让我们看看新能源汽车永磁同步电机控制系统的框图(见图1):

在这些控制要领中,磁场定向控制(FOC)和直接转矩控制(直接转矩控制)作为交流电机的两种高性能控制战略,在实践中获得广泛应用 。原来只是用于异步电机的控制,现在扩展到同步电机和永磁同步电机的控制,控制电机的启动、加速、运行、减速和停止 。当凭据电机的差别类型和电机的应用场合有差别的要求时,通过控制可以抵达快速启动、快速响应、高效率、高扭矩输出和高过载能力的目的 。

在电机控制中,三相逆变器(见图2)是最重要的部分 。是电源部分将输入的直流电转换成交流电 。它同时属于主电路部分和控制执行部分 。本文主要论述了三相逆变器的事情原理 。

接下来,我们需要看一下逆变器的内部,即主电路的电路图(见图3),主电路由六个IGBT(绝悦魅栅双极晶体管)组成,每相输出线与正负DC母线之间连接一个IGBT功率管 。我们把连接正母线和输出节点的IGBT称为“上桥臂”,把连接负母线和输出节点的IGBT称为“下桥臂” 。六个igbts的序列号一般为T1~T6(边肖使用VD1~VD6),一期的上桥臂为T1(或VD1) 。其他igbts的对应位置应该在PWM的坐标图中找到,边肖应该先买一把锁!

为了将输入DC转换为交流,六个IGBT将从T1到T6(或VD1到VD6)依次翻开和关闭,并以60度的间隔依次翻开(或关闭) 。U/V/W三相的相位差为120度,也就是说与第一相(U相)上桥臂导通(或关断)的时间相差120度,第二相(V相)上桥臂导通(或关断)的间隔为120度的IGBT是第三相(W相)上桥臂,下桥臂的序号很好区分 。各人都知道一段正弦交流电的角度是360(2),正半波经过180()后会从第二象限进入第三象限,酿成负半波 。想一想,各相上下腿可以同时导电吗?会有叠加关系吗?谜底很肯定,虽然不是,因为上下桥臂中间是直接相连的,作为这一相的输出端 。如果同时导通或叠加导通,会导致正负母线间直接跨导,导致短路,这是明显禁止的 。因此,当某一相的上桥臂处于导通区间时,下桥臂不可导通,即完全关断,上桥臂导通180()后立即关断,视为该相的正半波 。另一个是上桥臂接通并通过180()时,该相的下桥臂 。拜见图4 。

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