1 引言

牽引逆變器是電動汽車 (EV) 傳動系統的核心。因此，逆變器在提高全球電動汽車的采用率方面發揮著至關重要的作用。牽引電機通過將電池或發電機的直流電源轉換為交流電源來提供出色的扭矩和加速度，從而為永磁機器 (PMSM)、感應電機 (IM)、外部勵磁同步電機 (EESM) 和開關磁阻電機 (SRM) 等牽引驅動電機供電。牽引逆變器還轉換電機的回收能量，并在車輛滑行或制動時對電池充電。

在測量牽引逆變器的性能時，需要考慮幾個關鍵的設計優先事項和權衡：

• 功能安全和信息安全 – 功能安全設計通常遵循 ISO 26262 或電子安全車輛入侵保護應用流程，其中包括安全診斷；系統級失效模式和影響分析；失效模式、影響和診斷分析以及硬件安全模塊 (HSM)。
• 重量和功率密度 – 寬帶隙開關和動力總成集成是實現高功率密度逆變器設計的關鍵技術。例如，OEM 的逆變器功率密度目標是到 2025 年，在美國市場中達到 100kW/L。使用 SiC 可實現 800V 直流總線電壓、降低額定電流和減少線束。具有快速控制環路的 MCU 支持使用高速、更輕的電機和動力總成集成，例如與直流/直流轉換器集成的逆變器。
• 效率 – 系統效率包括牽引逆變器效率、電機效率和再生制動模式下的逆變器效率。
• 性能和可靠性 – 通過電機扭矩控制、電流檢測環路和電機扭矩瞬態響應來測量逆變器系統的性能。可靠性包括電源模塊可靠性、電機可靠性和隔離等。
• 系統成本 – 除了電機和線束之外，主要元件包括：
  • EMI 濾波器
  • 直流鏈路電容器
  • 匯流條
  • MCU 和控制電子產品
  • 電源模塊和驅動級電子產品
  • 電流傳感器
  • 逆變器殼體和冷卻