NESA008 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
此技術白皮書將探索牽引逆變器的重要系統趨勢、架構與技術。我們也將說明牽引逆變器所使用的裝置與技術,包括隔離、高電壓域和低電壓域技術。最後,本文件將著重於系統工程概念與設計,以加快牽引逆變器設計時間。
C2000™, Code Composer Studio™, and LaunchPad™are TMs ofTI corporate name.
Arm® and Cortex®are reg TMs ofArm Limited.
Other TMs
牽引逆變器是電動車 (EV) 傳動系統的核心。因此逆變器在增加全球 EV 使用上扮演著十分重要的角色。牽引馬達可將電池或發電機的 DC 電源轉為 AC 電源,為永磁電機 (PMSM)、感應馬達(IM)、外激式同步馬達 (EESM) 和切換式磁阻馬達 (SRM) 等牽引驅動馬達驅動提供電力,以提供優異的扭力和加速能力。牽引逆變器也會在車輛滑行或煞車時轉換馬達的回收能量,並為電池充電。
在測量牽引逆變器性能時,需考量幾個重要設計優先順序與取捨:
牽引逆變器的架構因車輛類型而異。插電式混合動力車 (PHEV) 和電池電動車 (BEV) 都具三相電壓來源逆變器拓撲,功率位準範圍為 100 至 500-kW。電池組可直接連接至逆變器 DC 輸入,也可使用 DC/DC 升壓逆變器提高電池電壓,提供逆變器受控制的 DC 電壓。
二階逆變是電動車和業界最常見的電源轉換器,功率範圍可達數十千瓦,功率則可達數百千瓦。切換頻率通常在 5 kHz 至 30 kHz 範圍內,目前三階逆變器越來越受歡迎,因為逆變器可提供更高的功率能力 (超過 300 kW)、更高的效率和更低的諧波失真,並允許使用更精巧的電磁干擾 (EMI) 濾波器。在許多拓撲中,中性點嵌位及 T 型中性點嵌位 (TNPC) 是最具競爭力的設計。圖 2-1 說明三階 TNPC 逆變器的範例。
第二種趨勢則是雙馬達架構。Tesla 早在 2012 年就推出了 Model S 車款,這是一款後輪驅動的全尺寸豪華轎車,運用 85-kWh 電池組提供最遠 426 公里行駛距離。2014 年 Tesla 宣布推出 Model S 全輪驅動版本,其中前後輪軸皆配備電動馬達。自此之後,雙逆變器就由多家 OEM 採用,像是 Chevy Volt PHEV、Toyota Prius HEV 和 Cadillac CT6 PHEV。
第三個改善系統整合的趨勢是採用電動軸,將電力電子、電動馬達和變速箱整合在精巧的系統機殼中。電動軸可提升馬達性能,因為此設計可實現更高的扭矩和最高速度,例如 20-k RPM。其更佳的冷卻效果和線圈繞組結構,可提升功率密度和馬達效率。
牽引逆變器功能的其他趨勢包括: