直流电变交流电的桥梁,逆变器有何神奇之处?
文/桃李
说起电动汽车,大家可能会将它跟小时候常玩的电动玩具车联系在一起,毕竟都用电池作为动力来源驱动电机让其行驶,这种说法是,也不完全是。电动玩具车用的都是直流电机,所以只要使用两节五号电池就能驱动电机,让其带动四个轮子旋转,但是新能源电动汽车不同。
由于需要驱动庞大的车身,因此必须选用大功率、高电压的电机。另外,直流电机虽然控制简单,成本也低,但是体积过大,而且内部碳刷、换向器需要定期维护更换,所以新能源电动汽车选用的是效率更高、寿命更长、安全性更好的交流电机。单从名字上就能看出二者最大的不同就是使用的电流形式不一样。
对这方面有了解的人都知道,电池中的电都是以直流电(DC)的形式储存的,而电动汽车的电机使用的是交流电(AC),那么怎么样让电池中的直流电变成我们需要的交流电呢?这个时候就需要用到一个叫“逆变器”的东西。
我们都知道,新能源汽车最核心的技术就是“三电”,逆变器就属于电驱系统的一部分。逆变器是一种将直流电转换为交流电(DC-AC)的装置,主要由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。控制电路控制整个系统的运行,逆变桥实现直流电转换为交流电的功能,滤波电路用于滤除不需要的信号。
逆变器的神奇之处在于接收整车控制器的行驶控制指令后,能在驱动过程中将电池中的直流电转化为电机需要的三相交流电,同时电动汽车逆变器会智能调节幅值和频率,频率控制电动汽车的速度,幅值控制汽车的动力大小。
而在新能源汽车的制动过程中又能起到回收电能的作用,其性能直接关系到电机的功率输出表现和新能源汽车的续航表现,是新能源汽车的核心零件之一。
而要实现电流的转换,最关键的部分是功率半导体器件,其制作工艺非常的严格,此前特斯拉召回近13万辆Model 3,原因就在于功率半导体器件制作上的细微差异。目前常用的功率半导体器件是“IGBT”,被称为逆变器的CPU。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)也叫绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点,IGBT可以实现直流电和交流电之间的转化或者改变电流的频率,集中应用于逆变器、变频器等产品,其性能直接决定着整车的能源利用率。