用于新能源电动汽车的45KW同步电机驱动系统的电路设计
发布时间：2021-01-26 10:51
21世纪人们对汽车的依赖程度越来越重,据统计分析,到2020年我国汽车消耗石油的比例将达到67%,因此发展新能源汽车,可以大幅度降低我国对进口石油的依赖,避免大规模的能源危机对我国的影响,对国家正常的能源供应与社会稳定发展有很大的帮助。电动汽车发展的关键因素之一是其内部的电机驱动系统,它是电动汽车中“大脑”,其性能、安全可靠性与节能性对于整辆车而言至关重要。因此,近些年国内厂商纷纷展开了对电动汽车电机驱动系统的研发。但是,目前市场上的产品还缺乏一定的成熟度,它们在功率密度、复杂工况下的可靠性以及节能性上表现不佳,未达到汽车等级的要求。针对这些问题,本文以本人在西门子电动汽车动力总成系统有限公司为国内某家电动汽车厂商研发大功率电机驱动系统为契机,从多方面因素考虑,在电机驱动系统重要电气零部件的选型与电路设计上进行优化,设计出一款真正适合汽车应用环境要求的产品。首先,分析比较不同种类电机各自的运行特性与优缺点,并最终选择最适合汽车的同步永磁电机。在驱动系统主电路的元器件的选型上,采用薄膜材质电容作为母线直流电容器,进行一系列结构优化设计,并通过Icepak热仿真进行温度验证,在电容实现小型...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 电机驱动系统在电动汽车中的要求
1.3 电动汽车中不同电机的性能比较
1.4 课题主要研究内容
第2章 电机驱动系统变频主电路的设计
2.1 蓄电池
2.1.1 高压电池的特性
2.1.2 低压电池误接保护电路的设计
2.2 直流母线电容
2.2.1 汽车用电容种类的选择
2.2.2 电容电流的理论计算和仿真
2.2.3 薄膜电容器的规格
2.3 功率模块器件的选择
2.3.1 功率模块的特点
2.3.2 汽车用功率模块的选型方法
2.4 本章总结
第3章 功率模块驱动电路的设计
3.1 IGBT的动态特性
3.2 软关断
3.3 两电平导通关断
3.4 短路退饱和保护
3.5 同桥臂上下互锁
3.6 芯片超温保护
3.7 门极驱动电源的过压与欠压保护
3.8 本章总结
第4章 功率模块开关电源的设计
4.1 驱动电路的开关电源类型
4.2 开关电源的信号发生电路
4.3 LLC准谐振驱动电源电路
4.4 本章总结
第5章 功率模块检测电路的设计
5.1 IGBT三相电流的检测电路
5.1.1 电流采样方式的选择
5.1.2 霍尔传感器芯片MLX91206的主要特点
5.1.3 聚磁片的设计
5.1.4 电流采样方式的设计与优化
5.2 直流母线电压检测电路
5.3 IGBT功率模块温度检测电路
5.4 本章总结
第6章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 课题展望
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]功率器件IGBT的选型探究[J]. 王荦荦,罗文广. 电子技术与软件工程. 2016(05)
[2]直流母线支撑电容纹波电流研究[J]. 应婷,张宇,王坚,梁志伟. 大功率变流技术. 2015(01)
[3]高温下的IGBT可靠性与在线评估[J]. 唐勇,汪波,陈明,刘宾礼. 电工技术学报. 2014(06)
[4]电动汽车驱动系统的研究[J]. 路福俊. 价值工程. 2013(16)
[5]LLC谐振型软开关直流变压器的研究与实现[J]. 陈申,吕征宇,姚玮. 电工技术学报. 2012(10)
[6]宽电压输入半桥型LLC谐振变换器设计与实验[J]. 朱姝姝,刘闯,胡耀华,宁银行. 电力电子技术. 2012(03)
[7]国内外电动汽车充电设施发展状况研究[J]. 鲁莽,周小兵,张维. 华中电力. 2010(05)
[8]电动汽车电动机驱动技术及其发展[J]. 温旭辉. 电气时代. 2010(09)
[9]霍尔电流互感器的仿真设计[J]. 周英姿,邵福山,许文良. 低压电器. 2009(15)
[10]混合动力汽车技术现状与发展前景分析[J]. 许文靖,张旭宁. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2009(05)
博士论文
[1]基于霍尔效应和空芯线圈的电流检测新技术[D]. 陈庆.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]IGBT的寿命评估方法研究[D]. 周利华.安徽理工大学 2017
[2]电机控制器电磁干扰抑制方法研究[D]. 郑琦琦.天津理工大学 2017
[3]一种新型IGBT多阶段驱动方法[D]. 李心宇.浙江大学 2017
[4]混合动力汽车Z源逆变系统传导电磁干扰分析与抑制研究[D]. 杨广德.兰州交通大学 2016
[5]智能功率驱动芯片IGBT栅极控制方法研究与实现[D]. 王发刚.东南大学 2016
[6]IGBT驱动及过压保护研究[D]. 赵恺.华南理工大学 2015
[7]车用永磁同步电机驱动控制系统研究与设计[D]. 田永新.天津理工大学 2015
[8]三相逆变系统中IGBT功率模块温度影响研究[D]. 石大鹏.河北工业大学 2014
[9]闭环霍尔电流传感器的设计与测试[D]. 李富安.华中科技大学 2013
[10]IGBT的可靠性模型研究[D]. 陈永淑.重庆大学 2010
本文编号：3000982
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 电机驱动系统在电动汽车中的要求
1.3 电动汽车中不同电机的性能比较
1.4 课题主要研究内容
第2章 电机驱动系统变频主电路的设计
2.1 蓄电池
2.1.1 高压电池的特性
2.1.2 低压电池误接保护电路的设计
2.2 直流母线电容
2.2.1 汽车用电容种类的选择
2.2.2 电容电流的理论计算和仿真
2.2.3 薄膜电容器的规格
2.3 功率模块器件的选择
2.3.1 功率模块的特点
2.3.2 汽车用功率模块的选型方法
2.4 本章总结
第3章 功率模块驱动电路的设计
3.1 IGBT的动态特性
3.2 软关断
3.3 两电平导通关断
3.4 短路退饱和保护
3.5 同桥臂上下互锁
3.6 芯片超温保护
3.7 门极驱动电源的过压与欠压保护
3.8 本章总结
第4章 功率模块开关电源的设计
4.1 驱动电路的开关电源类型
4.2 开关电源的信号发生电路
4.3 LLC准谐振驱动电源电路
4.4 本章总结
第5章 功率模块检测电路的设计
5.1 IGBT三相电流的检测电路
5.1.1 电流采样方式的选择
5.1.2 霍尔传感器芯片MLX91206的主要特点
5.1.3 聚磁片的设计
5.1.4 电流采样方式的设计与优化
5.2 直流母线电压检测电路
5.3 IGBT功率模块温度检测电路
5.4 本章总结
第6章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 课题展望
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]功率器件IGBT的选型探究[J]. 王荦荦,罗文广. 电子技术与软件工程. 2016(05)
[2]直流母线支撑电容纹波电流研究[J]. 应婷,张宇,王坚,梁志伟. 大功率变流技术. 2015(01)
[3]高温下的IGBT可靠性与在线评估[J]. 唐勇,汪波,陈明,刘宾礼. 电工技术学报. 2014(06)
[4]电动汽车驱动系统的研究[J]. 路福俊. 价值工程. 2013(16)
[5]LLC谐振型软开关直流变压器的研究与实现[J]. 陈申,吕征宇,姚玮. 电工技术学报. 2012(10)
[6]宽电压输入半桥型LLC谐振变换器设计与实验[J]. 朱姝姝,刘闯,胡耀华,宁银行. 电力电子技术. 2012(03)
[7]国内外电动汽车充电设施发展状况研究[J]. 鲁莽,周小兵,张维. 华中电力. 2010(05)
[8]电动汽车电动机驱动技术及其发展[J]. 温旭辉. 电气时代. 2010(09)
[9]霍尔电流互感器的仿真设计[J]. 周英姿,邵福山,许文良. 低压电器. 2009(15)
[10]混合动力汽车技术现状与发展前景分析[J]. 许文靖,张旭宁. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2009(05)
博士论文
[1]基于霍尔效应和空芯线圈的电流检测新技术[D]. 陈庆.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]IGBT的寿命评估方法研究[D]. 周利华.安徽理工大学 2017
[2]电机控制器电磁干扰抑制方法研究[D]. 郑琦琦.天津理工大学 2017
[3]一种新型IGBT多阶段驱动方法[D]. 李心宇.浙江大学 2017
[4]混合动力汽车Z源逆变系统传导电磁干扰分析与抑制研究[D]. 杨广德.兰州交通大学 2016
[5]智能功率驱动芯片IGBT栅极控制方法研究与实现[D]. 王发刚.东南大学 2016
[6]IGBT驱动及过压保护研究[D]. 赵恺.华南理工大学 2015
[7]车用永磁同步电机驱动控制系统研究与设计[D]. 田永新.天津理工大学 2015
[8]三相逆变系统中IGBT功率模块温度影响研究[D]. 石大鹏.河北工业大学 2014
[9]闭环霍尔电流传感器的设计与测试[D]. 李富安.华中科技大学 2013
[10]IGBT的可靠性模型研究[D]. 陈永淑.重庆大学 2010
本文编号：3000982
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