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1、电动车驱动电机及其控制技术综述摘要：简述了电动车驱动系统及特点，在此基础上详细分析并比较了电动车主要电气驱动系统，着重介绍了一种深埋式永磁同步电动机及其控制系统，最后简要概述了电动车电气驱动系统的发展方向。 1概述 电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具，不仅在能源、环境方面有其独特的优越性和竞争力，而且能够更方便地采用现代控制技术实现其机电一体化的目标，因而具有广阔的发展前景。 现有电动车大致可以分为以下几个主要部分：蓄电池、电池管理、充电系统、驱动系统、整车管理系统及车体等。驱动系统为电动车提供所需的动力，负责将电能转换成机械能。无论何种电动车的驱动系统，均具有基本相同的结构，都可以分
2、成能源供给子系统、电气驱动子系统、机械传动子系统三部分，其中电气驱动子系统是电动车的心脏，主要包括电动机、功率电子元器件及控制部分。如图1所示。 其中，电动车驱动系统均具有相同或相似的功能模块，如图2所示。 2电动车电气驱动系统比较 电动机的类型对电气驱动系统以及电动车整体性能影响非常大，评价电动车的电气驱动系统实质上主要就是对不同电动机及其控制方式进行比较和分析。目前正在应用或开发的电动车电动机主要有直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机四类。由这四类电动机所组成的驱动系统，其总体比较如下表所示。 电动车电气驱动系统用电动机比较表 下面分别对这几种电气驱动系统进行较为详细地分
3、析和阐述。 2.1直流驱动系统 直流电动机结构简单，具有优良的电磁转矩控制特性，所以直到20世纪80年代中期，它仍是国内外的主要研发对象。而且，目前国内用于电动车的绝大多数是直流驱动系统。 但普通直流电动机的机械换向结构易产生电火花，不宜在多尘、潮湿、易燃易爆环境中使用，其换向器维护困难，很难向大容量、高速度发展。此外，电火花产生的电磁干扰，对高度电子化的电动汽车来说将是致命的。此外，直流电动机价格高、体积和重量大。随着控制理论和电力电子技术的发展，直流驱动系统与其它驱动系统相比，已大大处于劣势。因此，目前国外各大公司研制的电动车电气驱动系统已逐渐淘汰了直流驱动系统。 2.2感应电动机驱动系统
4、 2.2.1感应电动机 电动车感应电动机与一般感应电动机相比较具有以下特征： （1）稳定运行时，与一般感应电动机工况相似。 （2）驱动电动机没有一般感应电动机的起动过程，转差率小，转子上的集肤效应不明显。 （3）运行频率不是50hz，而是远远在此之上。 （4）采用变频调速方式时，转速与极数之间没有严格对应关系。 为此，电动车感应电动机设计方面如下特点： （1）尽力扩大恒转矩区，使电动机在高速运转时也能有较高转矩。而要提高转矩，则需尽量减小定转子之间的气隙，同时减小漏抗。 （2）更注重电动机的电磁优化设计，使转矩、功率和效率等因素达到综合最优。 （3）减少重量、体积，以增加与车体的适配性。 2.
5、2.2控制技术 应用于感应电动机的变频控制技术主要有三种：v/f控制、转差频率控制、矢量控制。20世纪90年代以前主要以pwm方式实现v/f控制和转差频率控制，但这两种控制技术因转速控制范围小，转矩特性不理想，而对于需频繁起动、加减速的电动车不太适宜。近几年来，研制的电动车感应电动机几乎都采用矢量控制技术。矢量控制按其侧重点不同，主要有两种控制策略：提高驱动系统效率的最大效率控制与简化系统、降低成本的无速度传感器矢量控制。 最大效率控制技术是通过使励磁电流io随电动机参数和负载条件而变化来实现在任何负载条件下都使电动机的损耗最小，效率最大的目标。 矢量控制离不开速度的控制，而无速度传感器是利用
6、电动机电压、电流和电动机参数来估算出速度，从而无需一般矢量控制中的速度传感器，达到简化系统、降低成本、提高可靠性的目的。 2.3永磁无刷电动机驱动系统 2.3.1永磁无刷电动机 永磁无刷电动机系统可以分为两类，一类是方波驱动的无刷直流电动机系统（bdcm），另一类是永磁同步电动机系统（pmsm），也称之为正弦波驱动的无刷直流电动机系统。bdcm系统不需要绝对位置传感器，一般采用霍尔元件或增量式码盘，也可以通过检测反电动势波形换相。pmsm系统一般需要绝对式码盘或旋转变压器等转子位置传感器。从磁铁所处不同位置的结构上看，永磁无刷电动机可以分成表面型、镶嵌型、深埋式等结构型式，在电动汽车中也有采用
7、盘式结构或外转子结构的。 深埋式永磁同步电动机因其有高的功率密度、有效的弱磁控制及方便的最大效率控制而在电动车应用领域倍受青睐，是当前电动车电动机研发的热点。用在电动车上的永磁同步电动机是将磁铁插入转子内部，得到同步旋转的磁极深埋式转子结构如图3所示，这种电动机在结构设计方面主要有两个特征：转子磁铁使用埋入式；采用多极化设计。这种设计具有显著的优点： （1）与将永磁体贴在转子表面的情况相比，将永磁体植入转子内部，则即使高速旋转，永磁体也不会飞散，为此就使设计10000r/min以上的超高速电动机成为可能。 （2）对于要求的最大转矩而言，采用图3所示的转子结构，永磁电动机能做得更小。 （3）电机
8、多极化设计也是降低成本的有效手段。图4表示了电动机永久磁铁用量占电动机总重量的百分比随电动机极数增加而减少的变化曲线。 2.3.2深埋式永磁同步电动机的控制技术 深埋式永磁同步电动机控制系统的构成如图5所示。与一般电动机的控制系统多为速度控制系统或位置控制系统不同，电动车是由加速器与控制器共同决定的转矩指令来控制电机。因为转矩由电流决定，所以实际上构成了一个电流控制系统。应用转矩指令和电动机转速，通过独立增减d轴电流和q轴电流进行电流控制，就能使电动机和逆变器的综合损失最小，进而提高电动车驱动系统的效率。d轴电流指令为负，就意味着进行弱磁调节，所以，弱磁控制也是有效的。以上设计不仅考虑了电动机
9、的特性，还考虑了电动机的控制方法及使用方法，系统结构紧凑、性能稳定，是目前电动车的优选驱动系统。 2.4开关磁阻电动机驱动系统 2.4.1开关磁阻电动机 目前，开关磁阻电动机（srm）已投入实际使用，法国f1at公司研制的电动车和中国第二汽车制造厂研制的电动客车都曾采用了开关磁阻电动机。srm是没有任何形式的转子导体和永久磁铁的无刷电动机，它的定子磁极和转子磁极都是凸的。由于srm具有集中的定子绕组和脉冲电流，其功率变换器可以采用更可靠的电路拓扑形式。srm具有简单可靠、在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快、成本较低等优点。但srm有转矩波动大、噪声大、需要位置检
10、测器、系统非线性特性等缺点，所以，目前应用还受到限制。针对传统srm的缺点，研制了永磁式开关磁阻电动机驱动系统（pmsrd），通过高性能永磁钢的引入，克服了传统srm存在的换流相对较慢、能量利用率较低的缺点，增加了电机的比功率密度。 2.4.2控制技术 由于srm系统具有明显的非线性特性，系统难于建模，一般的线性控制方式不适于srm系统。目前主要利用模糊逻辑控制、神经网络控制等。香港大学开发的模糊滑模控制具有减少控制振荡等优点，是srm系统控制研究的一个新的突破。 3结速语 20世纪80年代以来，随着电力电子技术的发展，交流电动机折控制变得比较容易了。为此，电动车的电气驱动系统从直流电动机转向
11、交流电动机，特别是感应电动机具有结构紧凑、可靠性高、成本低的优点，对于电动车来说是特别可贵的。但永磁电动机除有以上优点外，还在转换效率方面又较感应电动机稍胜一畴。 开关磁阻电动机具有结构简单、控制灵活、可四象限运动、可靠性高、能在较宽的速度和转矩范围内高效运行等特点，作为具有潜力的电动车电气驱动系统日益受到重视。但其转矩脉动大，噪声大等缺点一直未得到很好解决，如何从电机设计和控制策略两方面加以改进是现在的研究热点。 永磁电动机电气驱动系统以转速更高（德国kovo电技术公司已研制出转速达50000r/min、功率达1.5kw的无刷电动机）、用磁更省、可以实现转子轻小紧凑、低成本化设计而成为研究与
12、应用的热点。但永磁电动机也有制成后难以调节磁场以控制功率因素和无功功率的缺点，这将成为今后的研究方向。 在控制器件方面，应用新一代功率电子器件，可使变频器有更高的功率密度和效率，结构也更牢固，更适于电动车所用。 在控制策略方面，变结构控制、模糊控制、神经网络控制以及专家系统等新的控制方法正逐渐应用于电动车驱动系统中，并取得越来越好的效果。中国电动汽车驱动电机及控制器行业分析2010年09月01日 07:36来源：中国工业报参与互动(4)【字体：大 小】驱动电机及其控制器1. 驱动电机类型及其发展驱动电机是电动汽车的关键部件，直接影响整车的动力性及经济性。驱动电机主要包括直流电机和交流电机。目前
13、电动汽车广泛使用交流电机，主要包括：异步电机、开关磁阻电机和永磁电机（包括无刷直流电机和永磁同步电机）。各类型电机主要特点见表1。车用电机的发展趋势如下：(1)电机本体永磁化：永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等优点。我国具有世界最为丰富的稀土资源，因此高性能永磁电机是我国车用驱动电机的重要发展方向。 (2)电机控制数字化：专用芯片及数字信号处理器的出现，促进了电机控制器的数字化，提高了电机系统的控制精度，有效减小了系统体积。(3)电机系统集成化：通过机电集成（电机与发动机集成或电机与变速箱集成）和控制器集成，有利于减小驱动系统的重量和体积，可有效降低系统制造成本。2. 国外
14、发展情况根据国外资料介绍近年来美、欧开发的电动客车多采用交流异步电机，国外典型产品技术参数请见表2。为了降低车重，电机壳体大多采用铸铝材料，电机恒功率范围较宽，最高转速可达基速的22.5倍。日本近年来问世的电动汽车大多采用永磁同步电机。产品功率等级覆盖3123kW，电机恒功率范围很宽，最高转速可达基速的5倍。日本近几年开发的电动汽车驱动电机概况见表3。3. 我国发展现状(1)交流异步电机驱动系统我国已建立了具有自主知识产权异步电机驱动系统的开发平台，形成了小批量生产的开发、制造、试验及服务体系；产品性能基本满足整车需求，大功率异步电机系统已广泛应用于各类电动客车；通过示范运行和小规模市场化应用
15、，产品可靠性得到了初步验证。(2)开关磁阻电机驱动系统已形成优化设计和自主研发能力，通过合理设计电机结构、改进控制技术，产品性能基本满足整车需求；部分公司已具备年产2000套的生产能力，能满足小批量配套需求，目前部分产品已配套整车示范运行，效果良好。(3)无刷直流电机驱动系统国内企业通过合理设计及改进控制技术，有效提高了无刷直流电机产品性能，基本满足电动汽车需求；已初步具有机电一体化设计能力。(4)永磁同步电机驱动系统已形成了一定的研发和生产能力，开发了不同系列产品，可应用于各类电动汽车；产品部分技术指标接近国际先进水平，但总体水平与国外仍有一定差距；基本具备永磁同步电机集成化设计能力；多数公
16、司仍处于小规模试制生产，少数公司已投资建立车用驱动电机系统专用生产线。(5)永磁电机材料永磁电机的主要材料有钕铁硼磁钢、硅钢等。部分公司掌握了电机转子磁体先装配后充磁的整体充磁技术。国内研制的钕铁硼永磁体最高工作温度可达280，但技术水平仍与德国和日本有较大差距。硅钢是制造电机铁芯的重要磁性材料，其成本占电机本体的20%左右，其厚度对铁耗有较大影响，日本已生产出0.27mm硅钢片用于车用电机，我国仅开发出0.35mm硅钢片。(6)电机控制器关键部件电机控制器用位置转速传感器多为旋转变压器，目前基本采用进口产品，我国部分公司已具备旋转变压器的研发生产能力，但产品精度、可靠性与国外仍有差距。IGB
17、T基本依赖进口，价格昂贵，国产车用IGBT尚处于研究阶段。4. 我国驱动电机及其控制器存在的主要问题(1)电机原材料、控制器核心部件研发能力较弱，依赖进口，如硅钢片、电机高速轴承、位置转速传感器、IGBT模块等。进口产品成本高，影响电机系统产业化。(2)我国车用电机的机电集成水平与国外差距较大。控制器集成度较低，体积、重量相对偏大。(3)我国车用电机系统尚处于起步阶段，制造工艺水平落后，缺乏自动化生产线，造成产品可靠性、一致性差。产业化规模较小，成本较高。(4)现阶段国家出台的电动汽车驱动电机系统标准较少，且不完善。如：不同类型电机系统采用同一检测标准，缺乏可靠性、耐久性评价方法等。整车控制器
18、1. 国外发展情况整车控制器的开发包括软、硬件设计。核心软件一般由整车厂研发，硬件和底层驱动软件可选择由汽车零部件厂商提供。(1)国外整车控制器技术趋于成熟国外大部分汽车企业在电动汽车领域积累充足，控制策略成熟度高，整车节油效果良好，控制器产品通过市场检验证实了其可靠性。(2)汽车电子零部件企业积极开展整车控制器研发和生产制造。各汽车电子零部件巨头，如德尔福、大陆、博世集团都纷纷进行整车控制器研发和生产。部分汽车设计公司也为整车厂提供整车控制器技术方案，如AVL、FEV、RICARDO等，在电动汽车整车控制器领域也有不少成功的案例。(3)控制器日趋标准化控制器的标准化已引起相关企业的关注。由全
19、球汽车制造商、部件供应商及电子、半导体和软件系统公司，联合建立了汽车开放系统架构联盟，形成了AUTOSAR（汽车开放系统架构）标准，简化了开发流程并使ECU软件具有复用性，是控制器开发的一个趋势。2. 我国发展现状“863”计划中我国整车控制器主要是以高校为依托进行研究，如清华大学、同济大学、北京理工大学等，目前已初步掌握了整车控制器的软、硬件开发能力。产品功能较为完备，基本可以满足电动汽车需求，已经应用到样车及小批量产品上。部分整车企业与国外公司进行合作，如FEV、RICARDO。通过联合开发，吸收国外相关技术和经验，增强自主开发能力。目前各厂家基本掌握整车控制器开发技术，但技术积累有限，水
20、平参差不齐。我国控制器硬件水平与国外存在一定差距，产业化能力相对不足。大部分企业推出量产电动汽车产品时更倾向于选择国外整车控制器硬件供应商。另外，控制器基础硬件、开发工具等基本依赖进口。总体来讲，控制器产品技术水平和产业化能力与国外仍有较大差距。3. 我国整车控制器存在的主要问题(1)应用软件方面多数停留在功能实现，软件诊断功能、整车安全控制策略、监控功能均有待优化和提高。(2)我国电动汽车处于样车研发和示范运行阶段，基础数据库不完善，影响整车控制器设计水平。(3)部分企业能根据V型开发流程（一种软件和产品开发工具）引进相关的设备和软件，普遍使用通用开发工具进行二次开发；现有工具偏重于前期开发
21、，缺少用于生产制造和售后服务的工具，不利于产品的产业化发展。(4)国内企业能够完成整车控制器硬件结构设计，但由于我国芯片集成力量比较薄弱，制造能力较差，可靠性和稳定性仍有很大的提升空间。(5)目前各整车企业控制器接口和网络通讯协议定义互不相同，造成控制器之间的通用性和复用性差，不利于控制器的产业化和规电动汽车用电机驱动器IGBT模块驱动电源作者：周伟，徐国卿，王晓东，张舟云时间：2007-01-10来源: 摘要：分析了IGBT模块门极特性以及IGBT驱动电源在隔离、功率及温度等方面的特殊要求。提出了一种利用开关电源反激拓扑结构设计IGBT驱动电源的方法，最后通过设计的电动汽车用电机驱动器IGB
22、T模块驱动电源进行了实验验证。关键词：IGBT；驱动电源；反激电源引言绝缘栅极双极晶体管（IGBT）作为新一代全控型电力电子器件,在交流变频器,伺服驱动器,大功率开关电源,电子逆变焊机,不间断电源（UPS）等设备上得到了广泛的应用。IGBT模块利用电压驱动，具有驱动功率小，饱和导通电压低，工作可靠等优点。驱动电源对保证IGBT工作的可靠性起着关键性作用。对于用于汽车电机驱动器中的IGBT模块，对其驱动电源的要求既与通用变频器IGBT模块驱动电源有相同点，又因其应用环境不同而有特殊之处，本文针对电动汽车用电机驱动器IGBT模块隔离驱动电源进行了分析和研究。电动汽车用电机驱动器IGBT模块对驱动电
23、源的要求IGBT模块驱动电源主要取决于IGBT模块开关特性和驱动电路的工作环境。IGBT模块的开关特性以及对驱动电源的要求主要有以下几点。导通电压由于IGBT栅极特点，门极驱动电压一般小于20V。导通电压高于20V会导致门极二极管击穿，并造成器件永久性损坏。因此，在任何条件下应避免大于20V的门极驱动电压。开通IGBT所需最低电平由器件的跨导（增益）和器件的开关损耗决定。虽然10V的门极电压足够开通IGBT，但是使用10V的门极开通电压并不能使IGBT高效率开关。因为门极电压通过门极串联的电阻以指数速率充电，需要花很长一段时间才能达到10V。为了得到优化的开通性能，一般IGBT开通电压选择在1
24、5V10%范围内。关断电压为了保证IGBT模块可靠关断，至少需要5V的偏置关断电压。使用负关断偏置电压有利于减小开关损耗和对dv/dt的抗干扰能力。车用中大功率的IGBT模块需要更低的关断偏置电压。首先，中大功率IGBT模块在更高电压下开关会导致dv/dt增加，IGBT栅极会通过栅源极寄生电容耦合开关噪声；其次，大功率IGBT模块由于多个元胞与内部串连的电阻相并联而成，即使其栅极外部端子非常短，米勒效应也会导致电流流过内部电阻时，IGBT芯片门极电压升高。门极驱动功率当IGBT模块开关工作时，模块所需能量来自于驱动电源。开关所需能量是开关频率、开关偏置电压和门极充电总量的函数，驱动电源为IGB
25、T模块提供的平均驱动电流为：Iavs=QGfs.（1）式中：Iavs平均驱动电流（A）；QG门充电总量（C），此数值可以从IGBT数据手册中门极充电曲线上获得；fs开关频率（Hz）。图1给出了三菱1200V/600AF系列IGBT模块门极充电曲线，从曲线上可以得出门极电压015V时门极充电总量为6500nC，015V时过渡充电总量为4000nC，(将门极充电曲线反向延长，即可得到负向充电曲线)。因而可以得到门充电总量为8500nC。当开关频率为10kHz，驱动电源电压为15V，驱动电源需要的平均电流则为85mA。门极所需驱动电源提供的总的驱动功率可以简化为：Ps=IavsVG.（2）式中：Ps
26、平均驱动功率（W）；Iavs平均驱动电流（A）；VG开关电压压差（V）。对于上例可以得出平均驱动功率为2.55W。车用电机驱动器用IGBT模块平均功率与此相当，对于大功率模块，驱动功率可达数瓦。峰值驱动电流IGBT模块栅极具有电容效益，虽然其平均驱动功率很小，但是为了使IGBT模块快速开通，需要很高的峰值驱动电流。理想情况下，峰值电流可以用下式估算（输出阻抗和电感忽略不计）：IG(peak)=VGRG.（3）式中:IG(peak)栅极峰值驱动电流（A）；VG开关电压压差（V）；RG栅极驱动电阻（）。以三菱IGBT模块1200V/600A为例，RG最小建议值为1。从上面公式可以得到峰值门极驱动电
27、流为30A，实际峰值电流一般小于这个值，因为电流高处的部分一般不是真实的。然而使设计的驱动峰值电流接近理论上计算的最大电流值，对于驱动电路高效工作非常有利。电气隔离能力车用电机驱动器通常应用全桥电路，具有高电压、大电流等特点。位于桥臂上的IGBT模块处于浮动地点，上桥臂开关器件的电位随着器件开关而变化，因此驱动电源必须具有隔离控制电路与功率电路的能力。电气隔离信号通常通过光电元件或脉冲变压器来实现。这种隔离在隔离点须承受在IGBT应用中出现的非常高的电压，大功率IGBT模块甚至高达6500V。同时隔离绝缘材料抗老化能力也至关重要。在车用电机驱动器中IGBT的开关频率为几kHz甚至十几kHz，极
28、短的开通和关断时间有利于减小过渡过程中的能量损耗，但这会导致在隔离处输出端的电压变换率高达数kV/s，因此隔离处必须具有极小的耦合电容，以阻止干扰从输出端传递到控制端。干扰耦合到控制端会导致严重的故障，甚至由于驱动电路缺乏dv/dt噪声抑止力而损坏IGBT，IGBT驱动电源需具有一定功率，以驱动IGBT。这需要一定物理尺寸的变压器，变压器体积增加又会增加耦合电容，从而影响dv/dt抑制力。如果设计的驱动板具有比IGBT阻断电压高得多的电压等级，如50kV/s，那么驱动板就能够提供足够的dv/dt抑制能力。与此同时，因为车上继电器等干扰源很多，驱动电源还应该具有抗外来电磁干扰的能力。适应工作环境
29、温度的能力车用电机驱动器IGBT必须适应车上恶劣的温度环境。一方面汽车零部件工作在相对狭小的环境中，环境温度较高；另一方面电机驱动器体积小、IGBT模块的功耗以及驱动电源本身的功耗进一步提高了驱动器的内部温度。因此，在电源设计中温度参数是设计成败的关键因素之一。减小温升可以通过以下几方面来实现。首先是加大设计定额，采取降额使用；其次是优化磁性器件的设计，减小功耗，优化功率器件开关，选用合适的开关频率，减小开关损耗。再次是使用工业级或军用级耐高温器件，减小温度对器件的影响。车用电机驱动器IGBT模块驱动电源的设计从以上驱动电源分析可以得出，车用电机驱动器IGBT模块驱动电源应该具有隔离高电压、多
30、组输出、耐高温和抗电磁干扰等特点。从目前开关电源的拓扑分析，反激电源拓扑适合车用IGBT模块驱动电源。反激电源具有结构简单、性能价格比高、控制简单、多绕组交叉调整等优点。在车用中低功率电机驱动器中，反激电源结合光耦能够制作出性能可靠、性价比高的IGBT模块驱动电路。窗体底端窗体底端窗体底端反激电源设计步骤反激电源工作原理在许多文献中都有阐述，下面分析一下反激电源设计方法，反激电源设计分为几个步骤。图2给出了反激电源从设计到生产的全部步骤。在设计中需要特别关注磁性器件的设计和热分析与设计，在设计中要考虑到上述分析中提到的车用IGBT模块对电源的特殊要求。反激电源变压器设计在反激电源设计中，最重要
31、的就是反激变压器的设计4，当用于IGBT驱动电源时，反激变压器更是与众不同，变压器如果设计不当，会产生电压尖峰，不仅影响电源工作寿命，还会造成电源电压交叉调整量大，以及造成开关损耗加大，甚至造成IGBT损坏。针对IGBT驱动电源应用，应注意以下几点：由于IGBT门极开通电压一般为15V5,关断电压为510V，门极最大承受电压不得大于20V。由于各绕组采用隔离方式，因此必须采用一定措施减小交叉调整量。IGBT驱动电源二次侧绕组多，可以采用三明治绕制方法，反馈绕组可以采用多组并联方法。在诸如IPM对于电源电压要求精度高的应用，可以在各绕组后加线性稳压器件。由于IGBT模块驱动需要一定的峰值电流，因
32、此绕组输出需要一定量的电容，电容要求等效电阻（ESR）足够小，这样可以提供较大的瞬时峰值电流，加快开通时间，减小开通损耗。在IGBT模块的应用中,特别是中大功率IGBT模块,每一个IGBT驱动电路需要使用独立的驱动电源供电，以减小母线寄生电感的影响。这些相互独立的驱动电源来自于反激变压器的各个绕组,绕组间寄生电容无疑会影响到各独立供电电源之间的交流悬浮程度,IGBT开关瞬间将对寄生电容充放电,当耦合电容较大时,会引起较大的脉冲电流沿供电电源及驱动线传输。由于线路电阻和引线电感,脉冲电流引起的压降会耦合到驱动信号引起误动作。因此,设计的辅助电源引线及驱动线应尽可能短。IGBT模块驱动电源原理根据
33、上述分析，设计了一款车用驱动器IGBT模块驱动电源（图3）。驱动的IGBT模块为1200V/400A，驱动电源参数为：输入电源电压918V，输出功率18W。窗体底端其中一组用于驱动下桥臂3个IGBT，功率为9W，其他3组的每组输出功率为3W；一次侧电感为14.13H，一次侧峰值电流为11A，开关频率为29kHz，一次侧匝数为6匝，二次侧电压为10V和15V，匝数分别为7匝和10匝。从图中3可以看出，系统采用电流控制PWM芯片UC2843，其特点是一次侧峰值电流逐周限制，启动电压低，图腾柱输出，控制电路简单。由肖特纳二极管和瞬态吸收二级管构成开关尖锋吸收电路，以减小开关损耗。电压采样取自提供3个下桥臂开关器件驱动电压的绕组，因为此组驱动功率最大，以此作为电压反馈，系统最稳定且电压调整精度高。图4和图5给出实测波形。从图中可以看出，驱动电源实际波形与反激电源理论波形相同。结论本文详细分析了车用驱动器IGBT模块对驱动电源的特殊要求，并提出利用反激拓扑结构设计IGBT模块驱动电源的方法，着重解决了反激拓扑电源用于IGBT模块驱动电源的几个设计难点。实验表明本文提出的驱动电源由于结构简单，性能可靠，成本低，具有广泛的应用前景。
