驱动电动机IGBT单管并联妙技,可以在下降本钱的一起为渠道化开发供给快捷,并且更利于安置妄图布局以及整车前驱和后桥驱动。从均流、温升和耐久实习等方面衔接考试究竟,精密介绍单管并联方法症结教化位置。

　　在IGBT模块中,针对规范模块在电动汽车驱动电机掌握编制中保全不同功率运用时任意产生容量受限及安排装置等问题,有需求引进一种新的处置规划,看待差异运用场景需求,可以自在拼集构成合理的本钱与策画成婚。IGBT单管并联铺排就或许有用处理电源容量标题,并左右输出电流的巨细和温升。

　　目下市面上单管并联首要使用在mosfet上,运用渠道是低快电动车,如60～72V或许是96V、115V和144V等电压渠道系统,IGBT的单管因触及高电压、大电流,眼前仅有特斯拉等少量企业使用。当今300～400V渠道的IGBT模块重要仍是英飞凌等企业使用较广博,斯达也逐步融入电动汽车周围,产生必定的比例。

　　英飞凌的IGBT产品老练切当,备受商场喜爱,但是因阛阓需求添加,其产品无法满意各类车企及零部件提供商收购周期。在这种大的境遇下,IGBT单管并联成为一种不错的挑选,可以在天性不乱的情况下,操作IGBT单管并联安排,原委进步的均流手腕削减器材热量,颓唐单个器材电流掌握,温度昭彰失落,成效彰彰选拔,一起单管方案具有本钱优势和圆活的布置结构,加倍是其布局与异日电机电控的高度集成和谐可行性较强。

　　根据IGBT原因性质及使用,IGBT单管并联方案的可行性存在两种编制:一种是桥臂并联,另一种是直接并联。桥臂并联便是在半桥中串入电抗,经由电抗均流再输出,此安排对电抗的方案驱动方法、选型、本钱和成效条件均分外高,倒霉于实施。而直接并联是将单个封装的IGBT(如TO247封装)实施并联式的持续,将单个IGBT的C极和E极举行并联,如图1所示。

　　单管并联的策画与干流的模块策划别离很大,电途布置、操作、结构结构和水道等都不相仿,加倍水道的部分,大凡采纳只身式安排,用最小体积来到最优的冷却效能,提升系统遵守,目下驾驭器最高成效可以抵达98.92%。通过瑰异的策画布线,迭层母排不断定制化的准备,将每个管子并联在全面固定在水路上,根据单管特功用够竣工常用TO247封装的2～6管并联操作,理论上或许递加,但管子并联的数量实质遭到均流和杂散电感等感染,凡是不倡始大都量并联,越发是实际使用根柢涵盖了各种复合工况方式。

　　直流母排及三相必要定制并高度对称,将每个管子连续产生均流,安排紧凑削减相互桥臂之间耦关,减少了联络因数,同步PWM暗记驾驭,委曲杂散电感带来的发射极环流等音讯教养。每个单管有用快快分担任载智力,最终抵达电源容量最大化使用,到达高效驱动方式,到达高功率密度比,可达19kW/L。

　　上述并联赓续可产生每相桥臂业绩的相对零丁性,每个门极特功用寻常驱动保全,VGE波形和平,无耦合,不会遭到外部干与。其他,沟通侧留存必定的杂散电感有利于均流脾气,使得桥臂间耦合才略中止或短时袪除。因为编制持续更为紧凑,传递链短,糜烂的导通合断岁月带来不合感染有限,如Ton和Toff,教授有限,能耗可塞责,未熏陶到系统的喧嚣性及母线电压应力,必要注视策画中电容成家,如输入电容和输出电容校核,可始末模型进行仿真检验验证比赛,中止对开合岁月和延伸年代,从而影响成效,特别是输入电容CGE和米勒电容尽大体小,此中米勒电容直接教化理解和合断通过,可导致直通气候,此外,门极驱动电阻和驱动波形测娴熟证,做到载频随机可调,避开高频片面谐波,经由低载波比电流告竣中、低频驱动,行进电源频率输出,松懈系统噪声频谱,改写IGBT发热及EMC实质。

　　尽大略使每相上的每一个桥臂,如上桥或下桥流过的电流好像,使每一个管子匀称分配互换侧需求负载,静态和动态的一切相像,凡是方案妄图接收多个单管,如4管并联和3管并联等常见主旨,产生分流负载,多么只需有一个单管产生标题,就会加重其谁管子的作业负荷,乃至失控,假使导通年光光阴较长大体瞬态反击,就会产生炸管。目下2管、3～4管妄图都比较老练,单管并联越少越好,在日常主旨中,一个壳体模具可兼容多个管,告终渠道化策画,立室乘用车或商用车较为矫捷。

　　一起,均流必要关键合心几个方面:IGBT均流、编制静态均流、动态均流和FRD均流。

　　要稳妥每一个管子的脾气尽大略相同或左近,对管子进行挑选,将赋性相同模范进行分类娶妻(如VGE、Vcesat等)。对最高长时间奇观电流实施降额行使,一般秉承犹如预算方法实施策划仿线×并联管数=均值点。

　　在静态稳态下,检验每个相对应的输出桥臂电流值肖似程度,对产生的纹波尽大致废弃抑止,如图2所示。

　　必要考虑铜排和母排安插、一连闭理性及杂散电感、电容散布;温升和电途单元编制持续对称性;单管天性参数一致性;死区功夫及驱动周期;电流波形包络拟闭度及均流度;三相驱动安插与驱动回途EMC。

　　在均流始末中,VCE(sat)温度系数的性情会带来温度更正,正向的改换利于均流。可原委结温的实验,创设对应模型,产生高灵动的结温预算巡察,一旦温度上涨后,及时管控电流输出身手。其他,必要关怀EMC才力、并联的赓续、暗号走向是否对称或留存违背,重要在近场上保存必定浸染,进程近场探头或暗室实验也会露出,暗码的完全性教育到均流相同性标题,一旦产生差异,就会对磁场区域内里回道呈现干与局势。包蕴对电源暗号高压个人、低压部分、PWM驾驭暗号、交换侧、驱动芯片回路和flyback变压器等对称的相关策画和分隔。一起在电流流过IGBT时,设定合理的死区年光(如在3μs以内),重要在于IGBT的开闭机理与VDMOS完全不异,由MOS栅来掌握其晓畅和合断。有所别离的是,IGBT比VDMOS在漏极多了一个PN结,在导通进程中有少子空穴的参与,这便是所谓的电导调制效应。这一效应使得IGBT在恰似耐压下的通态压降比VDMOS的低。因为在漂移区内空穴的生计,在IGBT合断时,这些空穴有必要从漂移区内湮灭,与VDMOS的多子器材比较,IGBT双极器材的关断必要更长的时间。

　　维护FRD二极管特性挑选沟通性下举行实验,使得走电流和敞开电压相对小且左近,可以削弱克复花费,有利于电源的高功率化。

　　理由每个单管方案场所和参数相仿性等标题,每个管子温升都会有必定差异,在某一个区域会保存最低温度、平均温度和最高温度,按照台架检验数据以及峰值电流应力、环温、Halt及热场解析验证斗劲,取得丰富数据更改温度NTC场所及搜罗精度曲线,按照IGBT单管AEC-Q101央求,现在一般在Tj=175℃,凭证降额度策画0.85得出应得回最大温升为148.75℃。

　　凭证Tj预算,往常有Tj=Tc+Rjc×Ploss,Tj为结温,Tc为壳温,Rjc为结壳热阻,Ploss为对应的功耗。额外功率不同条目下检验露出,Tj分辩到达91.181℃、95.941℃和100.071℃时,结温Tj满意降额度央求。并竣工始末在线.电流应力

　　在满意系统最高作业电压DC420V,源委台架系统举行冷却液温度60℃的入水操演,在维护根柢作用情状下,需要满意峰值输出电流才华,按照商用车运用央浼不低于60s,也可结束精确负载峰值转矩、峰值功率不低于60s央浼,监测各个单管、联络器材、驱动芯片等情况。当作电流应力使用的一种反常工况,进行堵转实践和驻坡实验。

　　考试驱动系统秉承水冷循环,流量根据差异项目需要设定,冷却液左右在60℃恒温顺况下;在额外电压下,从额外转矩迎头,取5个不同位子点,按步长10N·m举行堵转,直至峰值转矩。通过上位机记载每个点能接受的堵转最长功夫和对应的电机、电控温度以及对应的堵转电流值,条件堵转时间≥5s。

　　D位坡途检验,驻坡进程首先时,有短时细微的转矩和转速震慑,松制动踏板后可清闲驻坡,驻坡进程中整车无明显颤动无异响,后溜检验12cm操作,驻坡年光5.1s;实验中发现在松制动踏板时一起投入防溜坡方式,在松加快踏板后参与防溜坡方式。

　　参阅GB/T29309-2012电工电子产品加疾应力实验规程高加快寿数实习导则,在根据-90～160℃,履行归纳景况应力实验,动乱每个循环施加为18g、36g、54g、72g和70g,进行循环检验,如图3所示,稽核功率器材极限运转才华,必要关心成效阑珊、器材危害、寿数周期。

　　其他,也参阅GB/T29307-2012电动汽车用驱动电机编制实在性演习格局举行耐久操练,原委不合工况及冷却编制温度,举行底子功率验证和功用衰减验证,在402h后验证,比照天性状况,功用如成效等仍能操作在衰减1%分配。且器材表面无任何明显概括不良、形变,水道无氧化腐蚀。

　　相对待运用IGBT模块,使用IGBT单管方案技术,可以在颓唐必定的本钱的一起带来拓荒方案相符性娶妻,易渠道化劝导,来到本钱带动,功用杰出,并且能更利于安排政策布局以及整车前驱和后桥驱动。一起鉴于现在使用SiC妙技和双面冷却的趋势均为单管方法呈现较多,更利于告竣高电压渠道集成谋划趋势。

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