电动汽车高品质驱动系统

电动汽车高品质驱动系统

与传统汽车相比，电动汽车更加节能、排放更低，因而得到了广泛应用。电动汽车采用电机驱动行驶，因而电机驱动系统是电动汽车的核心部分。为了获得高性能的电动汽车，则需要提高驱动系统的品质。整个驱动系统除驱动电机以外，还包含电机控制器、直流-直流转换器、逆变器和高压动力电池。其中，除电机外最为核心的部件为逆变器。逆变器通过采用脉冲宽度调制方式，实现驱动系统直流电和交流电之间的转换，其性能好坏直接关系到整个电动汽车性能的高低。因此，对包含逆变器在内的3种不同架构驱动系统进行了研究，通过仿真对比给出了性能最好的驱动系统架构。

逆变器参数中，相位个数对逆变器性能和电机操作具有显著影响。在设计电动车高品质驱动系统架构时，为了保证电机能够产生稳定的圆形旋转磁场，并省去电机内部中性导体的使用，设计的逆变器相位至少3个。基于此，共设计了3种不同的驱动系统架构。第一种架构称为m3架构（图1），其采用一个三相电压型逆变器和一个三相永磁同步电机，逆变器相位通过电机控制电路H桥与相应的电机相位相连；第二种架构称为m3h架构（图2），其同样采用一个三相电压型逆变器和一个三相永磁同步电机，但是其逆变器相位与H桥电路中间位置相连，左右看作两个半桥；第三种架构称为m6架构（图3），其采用一个六相电压型逆变器和一个六相永磁步进电机。采用电磁场有限元仿真软件JMAG对这3种架构进行分析。分析结果显示：电机最高转速下，m6架构与m3架构下驱动系统的最大转矩相等，约高于m3h架构的最大转矩值13.4%；电机空载情况下，m6架构的效率最高，达到了90%；在汽车行驶速度范围内，m6架构的驱动系统表现出最好的性能。

图1m3架构

图2 m3h架构

图3m6架构

RalfDöbleretal.2016 18th European Conference on Power Electronics and Applications,Stuttgart Sept.05-09,2016.

编译：张振伟