KOKA010 September 2022 AM2631 , AM2631-Q1 , AM2632 , AM2632-Q1 , AM2634 , AM2634-Q1 , UCC14130-Q1 , UCC14131-Q1 , UCC14140-Q1 , UCC14141-Q1 , UCC14240-Q1 , UCC14241-Q1 , UCC14340-Q1 , UCC14341-Q1 , UCC15240-Q1 , UCC15241-Q1 , UCC5870-Q1 , UCC5871-Q1 , UCC5880-Q1 , UCC5881-Q1
이 기술 백서에서는 트랙션 인버터를 위한 주요 시스템 트렌드, 아키텍처 및 기술을 살펴봅니다. 절연, 고전압 도메인 및 저전압 도메인 기술을 포함하여 트랙션 인버터를 구현하는 데 사용되는 장치 및 기술도 다룹니다. 마지막으로 이 문서는 트랙션 인버터 설계 시간을 단축할 수 있는 시스템 엔지니어링 개념 및 설계를 중점적으로 다룹니다.
C2000™, Code Composer Studio™, and 론치패드™are TMs ofTI corporate name.
Arm® and Cortex®are reg TMs ofArm Limited.
Other TMs
트랙션 인버터는 EV(전기차) 드라이브트레인 시스템의 핵심입니다. 따라서 인버터는 전 세계 EV의 도입을 증가시키는 데 필수적인 역할을 합니다. 트랙션 모터는 배터리 또는 제너레이터에서 AC 전원으로 DC 전력을 변환하여 영구 자기 기계(PMSM), 인덕션 모터(IM), 외부 자극 동기 모터(EESM) 및 스위치 자기 저항 모터(SRM)와 같은 트랙션 드라이브 모터에 전원을 공급함으로써 탁월한 토크와 가속을 제공합니다. 또한 트랙션 인버터는 모터의 회수 에너지를 변환하여 차량이 타력 주행하거나 제동하는 동안 배터리를 충전합니다.
트랙션 인버터의 성능 측정 시 고려해야 할 몇 가지 주요 설계 우선 순위와 장단점이 있습니다.
트랙션 인버터의 아키텍처는 차량 유형에 따라 다릅니다. 플러그인 하이브리드 전기 자동차(PHEV) 및 배터리 전기 자동차(BEV)에는 전력 수준이 100~500kW 범위인 3상 전압 소스 인버터 토폴로지가 있습니다. 배터리 팩은 인버터 DC 입력에 직접 연결하거나 DC/DC 부스트 컨버터를 사용하여 배터리 전압을 높이고 제어된 DC 전압으로 인버터에 전원을 공급할 수 있습니다.
2레벨 인버터는 전기 자동차와 업계에서 가장 일반적으로 사용되는 전력 컨버터로, 수십 킬로와트부터 수백 킬로와트까지의 전력 범위를 지원합니다. 보통 스위칭 주파수는 5kHz~30kHz 범위이며, 현재 3레벨 인버터는 더 높은 전력 용량(300kW 이상), 더 높은 효율, 더 낮은 고조파 왜곡을 제공하며 더 작은 전자기 간섭(EMI) 필터를 사용할 수 있기 때문에 더 널리 사용되고 있습니다. 많은 토폴로지 중에서 중립점 클램프 및 T형 중립점 클램프(TNPC)가 가장 경쟁력 있는 설계입니다. 그림 2-1에서는 3레벨 TNPC 인버터의 예를 보여줍니다.
두 번째 트렌드는 듀얼 모터 아키텍처입니다. 2012년 초에 Tesla는 85kWh 배터리 팩으로 최대 426km의 주행 범위를 갖춘 전륜 구동 럭셔리 세단인 모델 S를 소개했습니다. 2014년에 Tesla는 전후방 차축에 전기 모터가 장착된 모델 S의 전륜 구동 버전을 발표했습니다. 그 이후로 듀얼 인버터는 Chevy Volt PHEV, Toyota Prius HEV 및 Cadillac CT6 PHEV와 같은 다양한 OEM에 의해 구현되었습니다.
시스템 통합을 개선하는 세 번째 트렌드는 전자 기기, 전기 모터 및 변속기를 소형 시스템 하우징에 결합하는 E-액슬을 구현하는 것입니다. E-액슬은 모터 성능을 향상시킵니다. 이 설계로 예를 들어 20k RPM 이상의 토크와 최고 속도를 달성할 수 있기 때문입니다. 더 나은 냉각 기능과 코일 권선 구조는 전력 밀도와 모터 효율을 개선합니다.
트랙션 인버터 기능의 기타 트렌드는 다음과 같습니다.