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電動汽車模塊化多電平逆變器設計與控制

電動汽車動力傳動系統(tǒng)結構建立在電池組反饋的兩電平逆變器基礎上，低電壓電池單元串聯(lián)以達到逆變器要求電壓（如130～300V）。電池串聯(lián)表示各個電池單元電流相等，然而漏電流、電池單元結構的不同導致電壓分配不均和電池荷電狀態(tài)不相符，出現(xiàn)部分電池單元過早完全放電現(xiàn)象。電池單元過充或充電不足導致電池使用壽命縮短，降低電動汽車續(xù)駛里程。因此，主動或者被動電池管理系統(tǒng)成為電動汽車電池組的重要組成部分。主動電池管理系統(tǒng)通過電阻分流消除高SOC電池單元的多余能量以平衡電壓；主動電池管理系統(tǒng)具有成本和復雜性低等特點，但能量損失大、平衡率低（每小時1%SOC）。主動電池管理系統(tǒng)利用帶有可控開關的回路重新分配電池單元能量。各個電池單元通過開關與飛跨電容連接，飛跨電容作為能量緩沖器吸收過充電池單元電能并傳遞給充電不足電池單元。電量平衡方法可以提高電池主動管理系統(tǒng)的平衡率和效率，但成本和系統(tǒng)復雜度也相應增加。

大部分電動汽車傳動系統(tǒng)采用標準雙向直流-直流轉換器連接電池組和牽引逆變器，以減少串聯(lián)電池單元的數(shù)量。但是，轉換器線圈增加系統(tǒng)總體質量、效率低，線圈熱損失限制電池管理系統(tǒng)工作溫度。多電平逆變器具有嵌入式電化學單元，其能量來源于內部子模塊，克服了傳統(tǒng)電池管理系統(tǒng)的缺點。多電平逆變器因其輸出電壓和電流的諧波總失真度低及平衡率較高而成功應用于電動汽車。

刊名：IEEE Transactions on Power Electronics（英）

刊期：2016年第31期

作者：Mahran Quraan et al

編譯：王琳琳