电动汽车变流器的电热耦合模型及结温改善研究
本文关键词：电动汽车变流器的电热耦合模型及结温改善研究 出处：《华南理工大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：随着电动汽车的应用被不断推广,对电动汽车变流器的可靠性要求越来越高。由于电动汽车变流器工作在高温环境(靠近电机),且经常工作于不同工况,负载具有多变性。因而在诸多影响电动汽车变流器可靠性的因素中,功率器件的结温和结温波动是最为重要的因素之一。为了有效地改善电动汽车变流器的可靠性,对功率器件的结温以及结温波动的研究必不可少。本文中建立了电动汽车变流器的电热耦合模型,对电动汽车不同工况下的变流器结温进行仿真估算;同时对电动汽车变流器功率器件的结温改善进行研究。首先,分析并测试了功率器件的开关过程,推导并计算了在SPWM调制策略下的功率损耗,以及在功率损耗作用下的功率器件的结温响应。其次,在Matlab/Simulink中建立了三相逆变器的电热耦合模型且仿真结果与IPOSIM的仿真结果基本一致。在此基础上建立了电动汽车逆变器的电热耦合模型并分析城市交通中三种常见工况(额定,低速,启动)下功率器件的结温变化。研究结果表明,在电动汽车低速工况时,功率器件会出现较大的结温波动,在启动时会出现最大结温,且结温波动较大。再者,搭建功率器件结温测试实验平台,通过有源负载对电动汽车变流器的不同运行工况(额定,低速,堵转)进行模拟,测量功率器件的温度变化。研究结果表明,在电动汽车低速工况时,功率器件会出现较大的结温波动;在堵转时会出现很大的结温波动。为了改善电动汽车在低频工作条件下的结温,进一步研究了开关频率和输出电流对低频输出的逆变器结温的影响。最后,引入新型功率器件SiC MOSFET,采用双脉冲测试实验对比研究了新型功率器件SiC MOSFET和Si IGBT的性能,同时,利用建立的电动汽车逆变器电热耦合模型对比研究了SiC MOSFETs和Si IGBTs在城市工况下常见的三种工况(额定,启动,低速)下的结温变化情况并与Si IGBTs进行比较研究。研究结果表明,新型功率器件SiC MOSFETs可以有效地降低功率器件的结温以及结温波动。本文的研究表明电动汽车变流器的电热耦合模型可以较为精确的对功率器件的结温进行估算。对功率器件结温的改善主要可以通过改变开关频率,输出电流,输出频率以及采用新型功率器件实现。
[Abstract]:In order to improve the reliability of the electric vehicle , the temperature fluctuation of the power device under different operating conditions ( rated , low speed and low speed ) of the electric vehicle is studied .
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46;U469.72
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，本文编号：1378238
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