提高电动汽车电机控制器的高功率密度关键技术研究

发布时间：2023-11-11 17:40

　　我国经济社会快速发展过程中面临能源安全、环境污染和城市交通问题的多重约束,发展新能源汽车成为必然趋势。同时新能源汽车将朝着电动化、智能化、轻量化方向发展。电机控制器作为新能源电动汽车的关键核心零部件,但我国电动汽车电机控制器发展存在功率密度低、成本高、可靠性差的问题。当前解决这些问题面临的挑战有大功率发热器件的散热技术、汽车应用工况下绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和薄膜电容最大性能发挥设计和应用技术、产品寿命设计。本课题的主要任务是通过散热技术研究、IGBT和薄膜电容设计选型、软件算法研究来解决发热器件散热问题和关键器件性能提升问题,从而实现电机控制器功率密度提升、成本降低、可靠性提升的目标。散热技术研究主要通过对IGBT和薄膜电容热路模型分析,选择不同封装的IGBT和薄膜电容,根据厂家提供材料参数建立仿真模型,对比仿真结果并进行方案优化,选出最优的散热解决方案。电机控制器中关键器件IGBT、薄膜电容需要根据系统电气拓扑、软件PWM发波策略和产品规格指标去选型设计。通过选择IGBT的电压和电流等级,然后计算IGBT的总损耗,进而评估IGBT温升,最终确定IGBT选型的合理性。薄膜电容的...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 电机控制器高功率密度关键技术
    1.3 电机控制器高功率密度研究现状
        1.3.1 电机控制器高功率密度研究现状
        1.3.2 电机控制器结构及工艺研究现状
        1.3.3 电机控制器关键器件研究现状
        1.3.4 电机控制器功率提升研究现状
        1.3.5 电机控制器其它关键技术现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 电机控制器散热及工艺研究
    2.1 引言
    2.2 散热方式的研究
        2.2.1 IGBT模块散热原理
        2.2.2 IGBT模块散热设计
        2.2.3 母线电容散热设计
    2.3 互联技术研究
    2.4 器件工艺设计
        2.4.1 IGBT能力提升
        2.4.2 铜排过流能力提升
    2.5 本章小结
第3章 电机控制器关键器件选型设计
    3.1 引言
    3.2 IGBT选型计算
        3.2.1 IGBT损耗计算
        3.2.2 Diode损耗计算
        3.2.3 引线损耗计算
        3.2.4 总损耗及效率计算
    3.3 霍尔选型计算
    3.4 母线电容选型计算
        3.4.1 母线电容耐压选型
        3.4.2 母线电容电流计算
        3.4.3 母线电容容值计算
    3.5 本章小结
第4章 电机控制器功率提升方法
    4.1 引言
    4.2 结温估算
        4.2.1 结温估算原理
        4.2.2 软件IGBT损耗计算
        4.2.3 热仿模型搭建
        4.2.4 热阻参数提取
        4.2.5 最大结温估算
    4.3 保护策略
        4.3.1 降载频策略
        4.3.2 降额保护策略
        4.3.3 过压过流保护策略
    4.4 本章小结
第5章 实验验证
    5.1 实验平台
    5.2 结温估算测试
        5.2.1 正常工况下结温估算测试
        5.2.2 特殊工况下结温估算测试
    5.3 保护策略测试
    5.4 整机功率密度测试
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
个人简历



本文编号：3863016