IGBT是新能源汽车上应用极为广泛的一种功率半导体元件,具有高电压、大电流、高频率、低导通压降等特点。
其本质的作用是相当于一个电子开关,工作原理是当给栅极通电时,集电极和发射极导通,当栅极断电时,集电极和发射极断开。
ECU通过PWM波信号控制4个IGBT可以产生一相交流电,负载两端各连接两个IGBT,同时ECU还可以通过控制PWM信号的长短改变交流电的电压和交流电的频率。
如果负载是同步电机,交流电的电压越高,电机输出扭距会越大,交流电的频率越高,电机转速会越快。
如图所示电机控制模块(逆变器)需要输出三相交流电,每一相输出线和正负直流母线之间各连接一只IGBT功率管,连接正极母线的IGBT与输出端节点称为“上桥臂”,连接负极母线的IGBT与输出端节点称为“下桥臂”,每一相的上/下桥臂统称为“半桥”。
6个IGBT可以保证每一相定子线圈与4个IGBT相连接,如UV线圈一端与IGBT S1/S4连接,另一端与IGBTS2/S5连接。
VW线圈一端与IGBTS2/S5连接,另一端与IGBTS3/S6连接,UW线圈一端与IGBTS1/S4连接,另一端与IGBT S3/S6连接。
为了能够将输入的直流变成交流电,需要6个IGBT依序循环的导通和关闭。6个IGBT在控制模块逻辑控制下依次间隔60°顺序导通,
每一相间隔120°的循环输出就会产生三相交流电,连接永磁同步电动机后就会建立旋转磁场,电机转子就可以旋转并对外做功。
当车辆需要制动实施能量回收的时候,电机定子线圈里面会产生三相交流电,因此在每个IGBT上并联上一个二极管,共并联6个二极管,6个二极管和6个IGBT是集成在一起。
6个二极管的作用是将三相交流电整流变成直流电给动力电池充电,经二极管整流获得的直流电电压会有波动,再经过正负直流母线上的电容消除电压波动后,使流向动力电池的电压趋向平稳。
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