一种用于电动汽车的电机逆变电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电动汽车的电机逆变电路，包括基于宽禁带半导体功率器件的三相半桥开关电路、滤波网络、三相电参数测量模块等，逆变电路通过滤波网络对三相半桥开关电路的调制波进行滤波，将逆变电路输出电压中的高频分量滤除，降低电机输入电压的高频谐波分量；同时所述滤波网络通过与直流母线串联的滤波电感Ldc共同组成直流滤波环节，抑制直流母线的电流高频波动，进一步降低了电机逆变电路对电磁环境的干扰。与现有技术相比，本发明专利技术在抑制逆变电路三相交流侧电压上升率以及高频共模电压的同时，降低了逆变电路交直流侧的电流纹波，改善了电机驱动系统的供电与用电质量，降低了逆变电路的电磁干扰。降低了逆变电路的电磁干扰。降低了逆变电路的电磁干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电动汽车的电机逆变电路


[0001]本专利技术涉及电机逆变器领域，尤其是涉及一种用于电动汽车的电机逆变电路。

技术介绍

[0002]新能源汽车产业化发展趋势迅猛，高效电能转换需求迫切。以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带半导体功率器件，由于其出色的开关特性，逐步成为电动汽车电能变换装置领域关注的热点。但基于传统硅器件的逆变电路拓扑结构在宽禁带半导体功率器件实际应用中存在瓶颈问题。
[0003]快速关断特性是宽禁带半导体功率器件的一个突出优点，在提高效率的同时高开关频率可以大幅降低逆变器中储能元件的体积，但目前面向宽禁带半导体功率器件的电动汽车电机逆变器专用拓扑还不成熟。高开关频率将引入更宽的电压谐波频带，在加大电磁环境干扰的同时，电压过高的上升率将引起电机绝缘破坏问题。高开关频率SVPWM方式引起高频共模电压，将进一步加剧电机轴承电蚀现象。尽管工业领域应用外接三相Y型连接电容的方法降低正逆序高频谐波电压，但汽车应用中无中性线方式的Y电容是无法有效抑制零序高频谐波电压的。另一方面工业领域中部分许用场景下，采用外接三相Y0型连接电容可综合考虑抑制正、逆和零序谐波电压，接入大地的0线为零序高频谐波电流提供通道。但在电动汽车中，电池包供电方式与电力系统供电不同，通常电动汽车中底盘和车身作为等效的电气大地使用，而电池包的正负极与汽车地之间必须满足一定的绝缘要求。当车载高压系统的大电流注入汽车地时，汽车的低压电气环境很难为该电流提供一个受控的安全可靠回路。另一方面，多电平方案也可以改善电机的激励电压品质，但功率器件数量、电路复杂程度和逆变器成本等将大幅增加。
[0004]由于存在以上问题，在目前车用电机逆变器中，宽禁带功率器件的开关频率使用受到一定限制，并未充分发挥出其优点，限制了宽禁带功率器件进一步应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于电动汽车的电机逆变电路，，在抑制逆变电路三相交流侧电压上升率以及高频共模电压的同时，降低逆变电路交直流侧的电流纹波，以改善电机驱动系统的供电与用电质量，降低逆变电路的电磁干扰。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种用于电动汽车的电机逆变电路，包括基于宽禁带半导体功率器件的三相半桥开关电路、滤波网络、三相电参数测量模块、直流母线电压传感器、直流母线电流传感器、直流母线电感、外部高压直流输入端、内部正直流母线和内部负直流母线；
[0008]所述直流母线电感的一端与所述外部高压直流输入端的正极相连，另一端与内部正直流母线连接，所述外部高压直流输入端的负极在三相半桥开关电路内部与内部负直流母线相连，所述三相半桥开关电路的直流输入正极与内部正直流母线连接；所述三相半桥
开关电路的直流输入负极与内部负直流母线连接；
[0009]所述滤波网络的直流输入正极与内部正直流母线相连；所述滤波网络的直流输入负极与内部负直流母线相连；所述三相半桥开关电路的三相输出端与滤波网络的三相输入接口连接，滤波网络三相输出端通过三相交流母线并经过三相电参数测量模块分别与驱动电机的三相接口相连；
[0010]所述驱动电机的三相中性点通过中性线接入三相电参数测量模块，所述内部负直流母线接入三相电参数测量模块；
[0011]所述直流母线电压传感器跨接在所述外部高压直流输入端的正极和负极之间，所述直流母线电流传感器设置在所述外部高压直流输入端的正极和直流母线电感的连接通路上。
[0012]进一步地，所述滤波网络包括U相交流滤波电感、V相交流滤波电感、W相交流滤波电感，以及采用三相半桥电路拓扑连接的第一U相滤波电容、第二U相滤波电容、第一V相滤波电容、第二V相滤波电容、第一W相滤波电容和第二W相滤波电容；
[0013]所述第一U相滤波电容的负极与第二U相滤波电容的正极通过U相连接点与所述逆变电路U相交流母线连接，所述第一V相滤波电容的负极与第二V相滤波电容的正极通过V相连接点与V相交流母线联接，所述第一W相滤波电容的负极与第二W相滤波电容的正极通过W相连接点与W相交流母线联接，所述电容第一U相滤波电容、第一V相滤波电容和第一W相滤波电容的正极连接至滤波网络的直流输入正极；所述第二U相滤波电容、第二V相滤波电容和第二W相滤波电容的负极连接至滤波网络的直流输入负极；
[0014]U相交流滤波电感一端作为滤波网络交流第一个输入端与所述三相半桥开关电路的U相输出端相连，U相交流滤波电感另一端通过U相连接点与U相交流母线、第一U相滤波电容的负极以及第二U相滤波电容的正极相连，U相交流滤波电感分别与第一U相滤波电容、第二U相滤波电容构成U相交流低通滤波环节；
[0015]V相交流滤波电感一端作为滤波网络交流第二个输入端与所述三相半桥开关电路的V相输出端相连，V相交流滤波电感另一端通过V相连接点与V相交流母线、第一V相滤波电容的负极以及第二V相滤波电容的正极相连，V相交流滤波电感分别与第一V相滤波电容和第二V相滤波电容构成V相交流低通滤波环节；
[0016]W相交流滤波电感一端作为滤波网络交流第一个输入端与所述三相半桥开关电路的W相输出端相连，W相交流滤波电感另一端通过W相连接点与W相交流母线相连，第一W相滤波电容的负极以及第二W相滤波电容的正极相连，W相交流滤波电感分别与第一W相滤波电容和第二W相滤波电容构成W相交流低通滤波环节。
[0017]进一步地，所述滤波网络利用交流低通滤波环节的高频低阻抗特点，通过三相半桥电容拓扑内部形成的高频电流环流，增加U相交流滤波电感、V相交流滤波电感和W相交流滤波电感的正序和逆序压降，抑制逆变电路三相交流母线输出端电压高频谐波正序和逆序旋转分量。
[0018]进一步地，所述交流低通滤波环节利用滤波网络的直流输入正极和直流输入负极分别与所述内部正直流母线和内部负直流母线连接，通过所述滤波网络为三相半桥开关电路的三相输出端提供零序电流通道，增加U相交流滤波电感、V相交流滤波电感和W相交流滤波电感的零序压降，降低电机三相中性点相对电源中心点电压摆动的高频谐波分量。
[0019]进一步地，所述直流母线电感与所述滤波网络的三相半桥电容拓扑构成直流滤波环节，抑制高压直流输入中直流电流的高频纹波分量。
[0020]进一步地，所述三相电参数测量模块包括中性点电压传感器，该中性点电压传感器跨接与所述驱动电机的中性点和内部正直流母线之间。
[0021]进一步地，所述在外部直流电源设备不提供电源中心电压接口条件下，通过跨接于外部高压直流输入端之间的直流母线电压传感器间接获取电源中心电压，所述中性点电压传感器信号减去0.5倍直流母线电压传感器信号即可获得驱动电机三相中性点与电源中心点的电压值，该测量值用于监测驱动电机三相中性点的电压摆动情况。
[0022]进一步地，所述三相电参数测量模块还包括UV相电压传感器、VW相电压传感器、U相电流传感器和V相电流传感器，所述UV相电压传感器的一端连接U相交流母线，另一端连接V本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电动汽车的电机逆变电路，其特征在于，包括基于宽禁带半导体功率器件的三相半桥开关电路、滤波网络、三相电参数测量模块、直流母线电压传感器、直流母线电流传感器、直流母线电感、外部高压直流输入端、内部正直流母线和内部负直流母线；所述直流母线电感的一端与所述外部高压直流输入端的正极相连，另一端与内部正直流母线连接，所述外部高压直流输入端的负极在三相半桥开关电路内部与内部负直流母线相连，所述三相半桥开关电路的直流输入正极与内部正直流母线连接；所述三相半桥开关电路的直流输入负极与内部负直流母线连接；所述滤波网络的直流输入正极与内部正直流母线相连；所述滤波网络的直流输入负极与内部负直流母线相连；所述三相半桥开关电路的三相输出端与滤波网络的三相输入接口连接，滤波网络三相输出端通过三相交流母线并经过三相电参数测量模块分别与驱动电机的三相接口相连；所述驱动电机的三相中性点通过中性线接入三相电参数测量模块，所述内部负直流母线接入三相电参数测量模块；所述直流母线电压传感器跨接在所述外部高压直流输入端的正极和负极之间，所述直流母线电流传感器设置在所述外部高压直流输入端的正极和直流母线电感的连接通路上。2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的电机逆变电路，其特征在于，所述滤波网络包括U相交流滤波电感、V相交流滤波电感、W相交流滤波电感，以及采用三相半桥电路拓扑连接的第一U相滤波电容、第二U相滤波电容、第一V相滤波电容、第二V相滤波电容、第一W相滤波电容和第二W相滤波电容；所述第一U相滤波电容的负极与第二U相滤波电容的正极通过U相连接点与所述逆变电路U相交流母线连接，所述第一V相滤波电容的负极与第二V相滤波电容的正极通过V相连接点与V相交流母线联接，所述第一W相滤波电容的负极与第二W相滤波电容的正极通过W相连接点与W相交流母线联接，所述电容第一U相滤波电容、第一V相滤波电容和第一W相滤波电容的正极连接至滤波网络的直流输入正极；所述第二U相滤波电容、第二V相滤波电容和第二W相滤波电容的负极连接至滤波网络的直流输入负极；U相交流滤波电感一端作为滤波网络交流第一个输入端与所述三相半桥开关电路的U相输出端相连，U相交流滤波电感另一端通过U相连接点与U相交流母线、第一U相滤波电容的负极以及第二U相滤波电容的正极相连，U相交流滤波电感分别与第一U相滤波电容、第二U相滤波电容构成U相交流低通滤波环节；V相交流滤波电感一端作为滤波网络交流第二个输入端与所述三相半桥开关电路的V相输出端相连，V相交流滤波电感另一端通过V相连接点与V相交流母线、第一V相滤波电容的负极以及第二V相滤波电容的正极相连，V相交流滤波电感分别与第一V相滤波电容和第二V相滤波电容构成V相交流低通滤波环节；W相交流滤波电感一端作为滤波网络交流第一个输入端与所述三相半桥开关电路的W相输出端相连，W相交流滤波电感另一端通过W相连接点与W相交流母线相连，第一W相滤波电容的负极以及第二W相滤波电容的正极相连，W相交流滤波电感分别与第一W相滤波电容和第二W相滤波电容构成W相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王心坚，李媛媛，刘颖，王超，陈辛波，张戟，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：