2 架構(gòu)和趨勢

牽引逆變器的架構(gòu)因車輛類型而異。插電式混合動(dòng)力汽車 (PHEV) 和純電動(dòng)汽車 (BEV) 具有三相電壓源逆變器拓?fù)?，功率?jí)別在 100kW 至 500kW 范圍內(nèi)。電池包可以直接連接到逆變器直流輸入，也可以使用直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器升高電池電壓并為逆變器提供受控直流電壓。

兩級(jí)逆變器是電動(dòng)汽車和業(yè)界常用的電源轉(zhuǎn)換器，其功率范圍為數(shù)十千瓦到數(shù)百千瓦。通常，開關(guān)頻率范圍為 5kHz 至 30kHz，目前，三級(jí)逆變器越來越受歡迎，因?yàn)樵撃孀兤骶哂懈叩墓β嗜萘浚ǔ^ 300kW）、更高的效率和更低的諧波失真，并允許使用更小的電磁干擾 (EMI) 濾波器。在許多拓?fù)渲校行渣c(diǎn)鉗位和 T 型中性點(diǎn)鉗位 (TNPC) 是極具競爭力的設(shè)計(jì)。圖 2-1 所示為三級(jí) TNPC 逆變器的示例。

第二個(gè)趨勢是雙電機(jī)架構(gòu)。早在 2012 年，特斯拉就推出了 Model S，這是一款后輪驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)型豪華轎車，續(xù)航里程高達(dá) 426km，配備 85kWh 電池包。2014 年，特斯拉發(fā)布了 Model S 四驅(qū)版本，在前后軸上均配有電機(jī)。自那時(shí)起，各 OEM（例如 Chevy Volt PHEV、Toyota Prius HEV 和 Cadillac CT6 PHEV）紛紛實(shí)施雙逆變器。

改進(jìn)系統(tǒng)集成的第三個(gè)趨勢是實(shí)現(xiàn)電子軸，將電力電子系統(tǒng)、電機(jī)和變速器組合在緊湊的系統(tǒng)外殼中。電子軸可提高電機(jī)性能，因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)更高的扭矩和最高速度，例如 20k RPM。更好的冷卻和線圈繞組結(jié)構(gòu)可提高功率密度和電機(jī)效率。

牽引逆變器功能的其他趨勢包括：

• 提高功率級(jí)別和汽車安全完整性等級(jí) (ASIL)（100kW 至 500kW、ASIL C 至
  ASIL D）
• 隨著開關(guān)瞬態(tài)電壓的增加向 800V 技術(shù)轉(zhuǎn)變
• 輕松調(diào)整柵極驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度以減少過沖、優(yōu)化效率并降低 EMI
• 采用電感式位置感應(yīng)技術(shù)而不是旋轉(zhuǎn)變壓器來降低成本
• 將有源放電集成到柵極驅(qū)動(dòng)器集成電路 (IC) 中，從而降低成本并節(jié)省空間