新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制技術(shù)-功率電路完整

4.1功率電路功率電路主要包括功率模塊、電容器、功率母排和散熱系統(tǒng)等幾個(gè)部分，這幾個(gè)部件的性能和可靠性直接決定著汽車的整體性能。4.1,1功率模塊應(yīng)用技術(shù)新能源汽車用功率模塊有如下特點(diǎn)：（1）寬溫度特性（2）復(fù)雜的運(yùn)行工況（3）高可靠性要求選擇功率模塊主要從以下幾個(gè)方面考慮：（1）額定電壓和額定電流（2）開關(guān)頻率和開關(guān)損耗（3）動(dòng)態(tài)特性和器件保護(hù)（4）成本4.1,2電容器應(yīng)用技術(shù)濾波電容是功率變換裝置功率回路的一個(gè)極為重要的元件，整流電源中運(yùn)用濾波電容作為整流環(huán)節(jié)，車載功率變換器多采用濾波電容作為濾波和儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，因而濾波電容容量的選擇直接影響著整機(jī)的性能。1、電解電容器早期的的濾波電容通常采用電解電容。由于電解電容等效電感和等效電阻的存在，使得電解電容工作于高頻狀態(tài)的等效容量迅速下降，嚴(yán)重時(shí)將影響功率變換器的性能。同時(shí)，高頻下電解電容的紋波電流在等效電阻的作用下的發(fā)熱以及對(duì)電解電容壽命的影響變得不容忽視。2、薄膜電容器進(jìn)一步降低功率變換器的體積和重量，適應(yīng)緊湊、低損耗、性價(jià)比高的DC-Link電容器，電容器電壓可高達(dá)1000VDC，容量值可達(dá)3000。寬電壓范圍，、大功率因公的要求，需要一個(gè)緊湊、低損耗、性價(jià)比高的DC-Link電容器，電容器電壓可高達(dá)1000VDC，容量值可達(dá)3000。薄膜電容器的額定電壓可以達(dá)到1000VDC以上，環(huán)境溫度達(dá)到105～125℃，并且最大化了體積填充系數(shù)，比較適用上述工況的應(yīng)用。典型的用薄膜電容器代替電解電容器的例子就是豐田的普銳斯混合動(dòng)力系統(tǒng)。PriusI使用的濾波電容為電解電容，PriusII就開始使用薄膜電容器。薄膜電容器專有技術(shù)：（1）超薄金屬化薄膜蒸鍍技術(shù)（2）安全膜技術(shù)薄膜電容器專有技術(shù)：（3）波浪邊分切技術(shù)薄膜電容器的性能特點(diǎn)：（1）良好的溫度特性（2）可承受反向電壓（3）抗脈沖電壓能力強(qiáng)（4）干式設(shè)計(jì)（5）（6）低ESL（7）使用壽命長(zhǎng)低ESR，通過耐紋波電流能力強(qiáng)小結(jié)：薄膜電容器采用新的制作工藝和金屬化薄膜技術(shù)，增加了傳統(tǒng)薄膜電容器的能量密度，使電容器的體積大幅度減小。同時(shí)，通過將電容器的芯子和接線母排整合的方式來滿足靈活的車輛安裝尺寸要求，使得整個(gè)功率變換器模塊更加緊湊，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電路，使電路的性能更好。在高電壓、大電流、有過電壓、有方向電壓、長(zhǎng)壽命等要求的電路設(shè)計(jì)中，薄膜電容器的應(yīng)用已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。4,1,3功率母排技術(shù)為了解決傳統(tǒng)功率母線的上述問題，結(jié)合功率部件的優(yōu)化布置，采用了功率母排（復(fù)合母排）技術(shù)。這種功率母排具有電氣安全性高、電磁輻射小、傳導(dǎo)發(fā)熱小、集成度高等優(yōu)點(diǎn)。功率母排的結(jié)構(gòu)復(fù)合母排由五層板組成，從功率模塊上端開始五層板依次為：上層絕緣板、正極板、中間層絕緣板、負(fù)極板和底層絕緣板，在兩極板交界面可設(shè)置絕緣墊圈。復(fù)合母排技術(shù)的一大特點(diǎn)是：通過中間層絕緣板的形式設(shè)計(jì)，對(duì)各極板邊緣可以很好地進(jìn)行電氣隔離，避免了因高壓而造成空氣擊穿的可能性。功率母排的選擇依據(jù)（1）復(fù)合母排寄生電感（2）復(fù)合母排伴生電容（3）復(fù)合母排空間電磁干擾分析4.1.3電力電子模塊集成技術(shù)電力電子模塊集成技術(shù)是將功率電路中的功率模塊、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和保護(hù)電路封裝在一個(gè)集成模塊內(nèi)部，成為一個(gè)功能相對(duì)完整的、具有一定通用性的元件。集成形式有以下幾種：①單片集成②混合集成③系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)：1、電力電子功