HEV系統(tǒng)的主要部件：馬達(dá)與逆變器詳解

　　圖3是HEV用馬達(dá)的實(shí)例。雖然在照片上無法判斷，但該馬達(dá)采用的是IPM轉(zhuǎn)子。

逆變器的整體結(jié)構(gòu)與功能

　　逆變器的作用是利用與主電池的直流電源橋接的6個(gè)功率元件，將直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，向馬達(dá)供電（圖4）。在這里，功率元件是指IGBT（絕緣柵型雙極晶體管）與二極管（續(xù)流二極管）的組合。其控制原理如下。

　　首先，HEV和ECU根據(jù)顯示駕駛員油門踏板操作量的油門開度指令計(jì)算出所需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，發(fā)出IGBT的驅(qū)動(dòng)信號。此時(shí)，根據(jù)電壓相位與轉(zhuǎn)子位置的關(guān)系求出的轉(zhuǎn)矩不固定，因此需要以檢測轉(zhuǎn)子位置能夠獲得最大轉(zhuǎn)矩為前提，確定通電的時(shí)機(jī)。

　　IGBT的驅(qū)動(dòng)使用PWM（脈寬調(diào)制）控制，工作方式是從功率元件輸出電壓可變的正弦波三相交流電，控制驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

3相交流的生成原理

　　下面來介紹形成可變電壓正弦波的3相交流原理。比較圖5中相差120度相位的正弦波的電壓指令和三角波，形成圖4所示的位于U/V/W各相的2個(gè)IGBT的開/關(guān)信號后，相電壓VU/VV/VW會轉(zhuǎn)變?yōu)橄辔幌嗖?20度的正弦波狀脈沖電壓（各脈沖的平均電壓變化為正弦波狀）。

　　由于電壓指令振幅的改變，脈沖的開/關(guān)比將發(fā)生變化，電壓值隨之改變。到此為止，電流只在開時(shí)流經(jīng)馬達(dá)，關(guān)時(shí)流經(jīng)并聯(lián)的二極管。這樣即可向馬達(dá)通入連續(xù)的正弦波電流。另外，提高三角波的頻率雖然可以抑制馬達(dá)電磁噪聲和電流紋波，但會增加功率元件的損耗，因此頻率通常設(shè)定為5k～10kHz。

圖4：逆變器的結(jié)構(gòu)

由6個(gè)功率元件（IGBT與二極管組合而成）和電容等構(gòu)成。

圖5：三相交流的生成原理

首先比較相位相差120度的正弦波電壓指令與三角波，生成IGBT的開/關(guān)信號。