電動汽車高品質(zhì)驅(qū)動系統(tǒng)

與傳統(tǒng)汽車相比，電動汽車更加節(jié)能、排放更低，因而得到了廣泛應(yīng)用。電動汽車采用電機(jī)驅(qū)動行駛，因而電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的核心部分。為了獲得高性能的電動汽車，則需要提高驅(qū)動系統(tǒng)的品質(zhì)。整個驅(qū)動系統(tǒng)除驅(qū)動電機(jī)以外，還包含電機(jī)控制器、直流-直流轉(zhuǎn)換器、逆變器和高壓動力電池。其中，除電機(jī)外最為核心的部件為逆變器。逆變器通過采用脈沖寬度調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)直流電和交流電之間的轉(zhuǎn)換，其性能好壞直接關(guān)系到整個電動汽車性能的高低。因此，對包含逆變器在內(nèi)的3種不同架構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了研究，通過仿真對比給出了性能最好的驅(qū)動系統(tǒng)架構(gòu)。

逆變器參數(shù)中，相位個數(shù)對逆變器性能和電機(jī)操作具有顯著影響。在設(shè)計(jì)電動車高品質(zhì)驅(qū)動系統(tǒng)架構(gòu)時，為了保證電機(jī)能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的圓形旋轉(zhuǎn)磁場，并省去電機(jī)內(nèi)部中性導(dǎo)體的使用，設(shè)計(jì)的逆變器相位至少3個。基于此，共設(shè)計(jì)了3種不同的驅(qū)動系統(tǒng)架構(gòu)。第一種架構(gòu)稱為m3架構(gòu)（圖1），其采用一個三相電壓型逆變器和一個三相永磁同步電機(jī)，逆變器相位通過電機(jī)控制電路H橋與相應(yīng)的電機(jī)相位相連；第二種架構(gòu)稱為m3h架構(gòu)（圖2），其同樣采用一個三相電壓型逆變器和一個三相永磁同步電機(jī)，但是其逆變器相位與H橋電路中間位置相連，左右看作兩個半橋；第三種架構(gòu)稱為m6架構(gòu)（圖3），其采用一個六相電壓型逆變器和一個六相永磁步進(jìn)電機(jī)。采用電磁場有限元仿真軟件JMAG對這3種架構(gòu)進(jìn)行分析。分析結(jié)果顯示：電機(jī)最高轉(zhuǎn)速下，m6架構(gòu)與m3架構(gòu)下驅(qū)動系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)矩相等，約高于m3h架構(gòu)的最大轉(zhuǎn)矩值13.4%；電機(jī)空載情況下，m6架構(gòu)的效率最高，達(dá)到了90%；在汽車行駛速度范圍內(nèi)，m6架構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)表現(xiàn)出最好的性能。

圖1m3架構(gòu)

圖2 m3h架構(gòu)

圖3m6架構(gòu)

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

編譯：張振偉