电动汽车碳化硅电机驱动器在城市路况下的开关频率分析

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随着环境保护运动以及能源消费革命的兴起,电动汽车逐渐成为城市主力代步工具之一。电动汽车的崛起对电机驱动器提出了高效率、高功率密度、宽运行范围以及高可靠性的全新要求。新一代的宽禁带功率器件问世后,碳化硅电机驱动器凭借高开关频率、低开关损耗、高阻断电压以及高工作结温等优点,与性能接近材料物理极限的传统硅基电机驱动器相比,能更好地满足电动汽车对电机驱动器的新要求。针对电动汽车的宽电机转速范围要求和电动汽车常用的城市路况,本文对碳化硅电机驱动器开关频率进行了分析。文章首先介绍电动汽车碳化硅电机驱动器的研究现状与技术瓶颈,同时对用于测试汽车油耗的常见运转循环进行介绍,确定了常见的电动汽车工作场景;之后建立了永磁同步电机的数学模型,介绍了常用的控制算法,根据选题内容选择了i_d=0的永磁同步电机矢量控制策略;然后针对开关过程与脉宽调制带来的电压畸变进行建模,并推导了畸变电流表达式,提出了以最小电流总谐波畸变率为优化目标的开关频率选择方案;再通过仿真软件搭建了电动汽车低速行驶模型,并验证了提出的开关频率选择方案;最后搭建了基于Myway电力电子开发平台的碳化硅电机驱动器实验平台,完成了控制软件设计,同时通过实验验证了所提出的开关频率选择方案。实验和仿真结果共同表明,在主要应用于城市路况的电动汽车中,采用碳化硅电机驱动器能在较宽的运行范围内有效提升其运行效率,并且使用碳化硅电机驱动器还能进一步简化电机驱动器的控制算法。
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