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『汤叔解惑』不可小看的逆变器,没有它电动车有电池也跑不起来

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我在前一篇专栏文章中介绍了交流电机(感应电机)的工作原理。正如我们在该期刊中提到的,交流电机必须具有正弦交流电源才能驱动旋转。但是,车载动力电池可以输出直流电。在本期中,我们将解释逆变器如何将直流电转换为正弦交流电,以及如何通过逆变器控制交流电机的速度和转矩。

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对于配备有AC感应电动机的电动车辆,必须将来自电池组的高压直流输出转换成具有可控幅度和频率的正弦交流电流,以通过逆变器来驱动车辆。

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交流电源有很多种,如方波,正弦波,三角波等。我们的家用220 V AC是一个频率为50 Hz的正弦波。对于感应电动机,需要正弦波来驱动操作。

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要知道如何获得正弦波,我们首先需要知道如何获得方波。上述电路称为Full BridgeInverter,也称为全桥逆变电路。它的结构非常简单,由四个开关(S1-S4)组成。 A和B是电路输出的正负端子。

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当S1接通时,S2断开,当S4接通并且S3断开时,电路从B侧流向A侧。

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相反,当S2打开并且S1关闭时;当S3接通且S4断开时,电流逆转并从A端流向B端。

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我们的日常家用220 V电源频率为50 Hz。这意味着它需要每分钟切换100次。这种高频率无法手动控制,因此需要访问FET(Mosfet)。该电子元件每分钟可实现数千次切换。

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通过FET的开关控制,我们可以得到我们需要的方波。至少电池的直流输出已变为交流电,但方波不够。我们需要将其调整为正弦波。

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通过控制开关“接通”和“断开”的时间,可以获得不同的方波脉冲宽度,用于调制接近正弦波的波形。

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通过平均这些脉冲的时间,可以获得接近正弦波的波形。

那么逆变器如何通过电路设计调制纯正弦波?

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这要求我们在电路中添加两个比较器,即比较器1和比较器2比较器可以比较正弦波和三角波。

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当正弦波大于三角波时,比较器发送1的信号,当正弦波小于三角波时,比较器发出0的信号。

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通过比较器,我们可以获得所需的脉冲方波。

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非门连接到每个比较器分支。它自动控制S1和S2的开关逻辑。换句话说,S1打开时必须关闭S2; S2打开时必须关闭S1,否则会短路。 S3和S4的控制也是如此。

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在两组开关的相互控制下,我们可以获得相反方向的脉冲交替方波。

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三角波越精细,脉冲序列越精确。通过调制脉冲序列可以获得平滑的正弦波曲线。

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通常,设计人员使用一种方法在电路中添加电容和电感,以平滑曲线。电容器用于平滑电压曲线,电感器用于平滑电流曲线。就像在电路中添加一个小容量储存器(或二级缓存)电容器相当于可以即时充电和放电的电池。它可以吸收电压脉冲并使输出曲线平滑,而不是像方波那样被填充。锯齿。

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上面提到的只有一组电压可以实现正弦波的输出。如果使用多组电压进行调制,则可以获得更高精度的正弦波曲线,并且控制精度更准确。该方法被称为多电压逆变器技术,主要用于风力涡轮机或电动车辆。

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特斯拉通过控制交流电的频率来控制电动机的速度,并通过控制交流电的幅度来控制电动机的转矩输出。这种多电压逆变器技术可以非常精确地控制交流感应电机的转矩和速度输出。

逆变器属于电动汽车三电系统中的电子控制系统。逆变器的性能直接影响电机的性能,这也是主要新能源汽车公司的核心技术。目前,中国只有少数OEM掌握了逆变技术,大多数OEM需要从供应商处购买。因此,逆变器技术的掌握和突破,如燃料汽车时代的变速箱技术,将成为新能源汽车产品的核心技术。

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