电动汽车逆变器功率损耗计算.pdf

电动汽车逆变器是电动车辆动力系统的关键组成部分，其性能直接影响到电动汽车的效率和续航里程。逆变器的主要损耗来源于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和续流二级管。本文主要探讨了一种在不同功率因数角范围内计算这些元件功率损耗的新方法。 在逆变器的工作过程中，IGBT和续流二级管承担着电流的开关和续流功能。由于IGBT具有低驱动功率、高工作频率、大通态电流和小通态电阻等优点，成为了电力电子装置的首选器件。然而，这些器件在开关过程中会产生功率损耗，这不仅影响设备效率，还会导致发热问题，需要通过合理的散热设计来解决。 传统的IGBT功率损耗计算方法主要包括基于物理结构的损耗模型和基于数学方法的损耗模型。物理结构模型需要详细分析器件的物理特性，而数学模型则利用实验数据建立电流、电压与器件参数之间的数学关系，后者更为实用和通用。 本文提出了在空间电压矢量调制（SVPWM）7段调制模式下，针对不同功率因数角范围的IGBT和续流二级管导通功率损耗的计算公式。这种方法对已有的计算表达式进行了细化和优化，考虑了更广泛的功率因数角，从而提高了计算精度。 逆变器的功率损耗模型指出，损耗主要集中于IGBT和续流二极管。IGBT的损耗与其开关次数和导通电流大小有关，而续流二极管的损耗则取决于其导通状态下的电流。在SVPWM 7段调制下，每个周期内，6个IGBT和6个续流二级管按顺序开关，导通功率损耗均匀分布。因此，总的功率损耗可以通过计算一个IGBT和一个续流二级管的典型导通功率，然后乘以相应的数量来得到。 对于IGBT的导通损耗计算，通常假设导通电压与电流的关系，并利用恒定管压降和导通时的等效电阻来建立等式。在实际应用中，由于IGBT的开关频率很高，可以认为在一个周期内流过的电流近似不变，简化了损耗计算。 通过这种新的计算方法，设计者可以更准确地评估逆变器的功率损耗，从而优化散热设计，提高电动汽车的整体效率和可靠性。这对于新能源汽车的发展和推广至关重要，因为高效率和长续航是消费者关注的焦点。同时，这种精细化的计算方法也为后续的研究提供了更深入的理论基础。