电力电子技术在电动车驱动系统中的应用_刘莹.pdfVIP

电力科技 2012 年9 月（下） 科技创新与应用 电力电子技术在电动车驱动系统中的应用 刘 莹 （哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040） 摘 要： 现在,节约资源和保护环境的提议受到越来越多人的关注，所以，电动汽车也成为节能环保的新宠，本文分析电动车对电 力技术的应用，对电力技术的未来方向进行分析讨论，展望未来发展前景。 关键词：电力电子；电动车；驱动 引言 流谐振逆变器。 电动汽车因为对汽油、煤炭等资源的保护，使得国际上对其有着诸 2 电动车用电机为了满足电动车驱动系统性能和现有电机控制技 多讨论和研究，希望其能够在节约能源的基础上在车辆的性能上更有 术的需要，在外国，实际上电动车的使用电机分为交流永磁同步电机和 优势。对于它的生产包含了电动机，微电子技术，电气驱动等，另外还在 开关磁阻电机。这类电动机损耗低，效率高，稳定，修理情况少，稳定性较 电能和光能领域有所借鉴，是车辆、电力拖动、电力电子、智能摔制、化学 强，因此使用十分广泛，然而传统的交流电机控制方法如变压变频 电源、计算机、新能源、新材料等工程技术的集成产物。它将电力作为新 (VVVF)并不能满足电动车进步改进性能的要求。一个主要原因就是直 的能源，来代替即将枯竭的石油，消除了人类对资源不足的担心，作为 交轴互相作用的非线性动态模型。随着微机时代的出现，磁场定向矢量 有节能和清洁作用的电动车来说，几乎没有废气排放，并且，开动过程 控制(FOC)技术目前已发展成熟，广泛在交流电机中使用，虽然关于开关 中的污染，噪声，辐射问题都比较轻。并且应用以及维修过程都很简单， 磁阻电机有上百年的讨论时间，而具体用到实际状况中不到几年时间， 所以能普遍受到认可。 开关磁阻电机密度和结合度都很好，工作速度快，转矩在速度较低时发 1 电力电子技术在电动车驱动系统中应用电力电子技术包括功率 挥很好，并且，驱动器容易控制。 变换器和电力电子器件。到现在来说，电动汽车一般用两种方法来使用 其缺陷也很容易说明，像晃动明显，声音大，尤其是对励磁的需求 功率变换器；用于直流电动机的斩波器和交流电机的逆变器。 仍没有改变，因此，其效率以及产生的能量远远低于交流永磁电机。 对于直流电动机调速系统一般均采用斩波器，它的电路布置不复 在以前一段时间，计算机信息技术得到大力推广，电力半导体机械 杂，并且运行效果很好，因为功率器件的应用推广，斩波器在频率上和 容量越来越大，稳定性很高，降低体积，节省电能，并且有自动化，科技化 直流牵引调速配合很好，因此可以配合引用，电动汽车采用直流电机驱 的趋势，这几年应用较广的集中电力器件主要有门极可关断晶闸管 动，无论是串励电机，还是他励电机，都采用斩波器作为功率变换器。斩 (GT0)、大功率晶体管(BJT)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘IJ 双极 波器的功率电力电了器件多采用MOSFET 和BJZ，最近也有采用IGBT 晶体管(IGBT)、MOS 控制晶闸管(MCT)。目前，为了研制更高性能的功率 的。 器件，表1 给出了几种功率器件性能参数对比。 在DC／ AC 变换方式中，一般采用直流斩波器加逆变器和PWM 逆 应用电动车的功率器件的选择主要考虑电压、电流、开关频率、功 变器两种方式。因为电动汽车的电能存储装置的电压不高，使用前一种 率损耗和动态性能等。在使用的功率器件中，GT0、BJT、MOSFET、IGBT 方法，能量运转的工作很过，进而整个系统的工作负担加重，线路不会 和MCT 都特别适合于电动车。 太复杂，步骤少，负担小，速度快，现在，这种逆变器有下面几个发展状 目前，IGBT 由于集中了MOSFET 的高输入阻抗、高开关速度和 态。 BJT 的低导通损耗等优点而特别受重视。存不远的将来，具有输入阻抗 (1)采用IGBT 元件，提高I：作频率，减少低