[发明专利]用于电动车辆的逆变器组合件

说明书

一种用于电动车辆的逆变器组合件。逆变器组合件包括三个逆变器，其驱动车辆的至少一个车轮。每个逆变器具有相对于其他逆变器不同的相角，以便最小化电流纹波及减少电容器尺寸，从而允许逆变器组合件更小的封装。

发明内容

本公开涉及电动车辆的动力总成。特别地，一种逆变器系统，其被配置为最小化直流总线上的电压/电流纹波。

通常，电动车辆包括主电池以给驱动车辆车轮的马达供电。可以提供直流马达或交流马达来驱动车轮。来自主电池的直流电必须被馈入马达以便驱动车辆。逆变器被用于将主电池的直流电转换为交流电。

相移控制算法被提供给三逆变器合一系统以最小化直流总线的电压/电流纹波。因此，直流总线上的电容器所需的容量减少。逆变器的体积/重量/成本可以相应地减少。电动马达输出转矩纹波也减少。本发明可以增加电力电子转换器系统的功率密度和比功率。

附图说明

通过以下说明、以及下文简要描述的附图中示出的所附示例性实施例，本公开的特征、方面、和优点将变得明显。

图1是描绘用于电动车辆的单个逆变器和马达驱动系统的电路图。

图2是图1所示系统的电容器纹波电流波形图。

图3是示出三逆变器合一系统的示例性实施例的电路图。

图4是示出用于图3所示三逆变器合一系统中每个逆变器的开关的控制方法的电路图。

图5A是空间矢量调制矢量图。

图5B是空间矢量调制序列图。

图6A示出示例性三逆变器合一系统的直流总线纹波。

图6B示出示例性三逆变器合一系统的直流总线逆变器输入侧的纹波。

图7是诸如图1所示系统的直流总线电压随时间变化的图。

图8是示例性三逆变器合一系统的直流总线电压随时间变化的图。

图9示出图3所示的示例性三逆变器合一系统的每个桥的电压。

图10示出示例性三逆变器合一系统的直流总线纹波电流与诸如图1所示系统的直流总线纹波电流的比较。

具体实施方式

根据一个公开的实施例，三逆变器合一系统包括直流总线电容器和三个并联的逆变器，每个逆变器具有由对应马达驱动的电动马达。电容器被部分地用于平滑和稳定直流总线的电压和电流。每个逆变器包括六个电力开关，并且每个电力开关使用单独的控制信号进行控制。控制信号被配置为通过在三个逆变器的开关之间引入相移来降低直流总线的总纹波电流，从而最小化马达的转矩纹波。三逆变器合一系统的总直流总线纹波电流通过经由控制信号抵消彼此的纹波电流分量而减少。

图1示出广泛用于电动车辆马达的三相电压源逆变器(VSI)系统1’。图1所示的系统1’包括直流电源2’，其可以是电动车辆的主电池。提供电容器3’以平滑逆变器系统的电压。空间矢量调制(SVM)被用于控制六个电力开关(U、V、W、U’、V’、W’)的开启和关闭，因为其较高的输出电压幅度和相对较低的谐波含量。逆变器系统给配置为驱动电动车辆的三相马达4’供电。直流总线电容器的额定值(Cd)主要通过电压纹波(Vp.p)和纹波电流(Icr)来确定。电压纹波越低，纹波电流越高，并因此需要更大的直流总线电容。通常情况下，输入纹波电流(Iir)是输入电流的交流分量，并且主要与电容器纹波电流Icr有关。因此，较小的纹波电流Icr对应于较小的输入纹波Iir。逆变器中没有足够的电容(即具有足够大额定值的电容器)是危险的，并且可能带来高电磁干扰(EMI)噪声、输出电压/电流质量差和电容器过热，全都不适用于电动马达的汽车应用。另一方面，过多的电容增加成本以及逆变器系统的整体尺寸和重量。