1 引言

牵引逆变器是电动汽车 (EV) 传动系统的核心。因此，逆变器在提高全球电动汽车的采用率方面发挥着至关重要的作用。牵引电机通过将电池或发电机的直流电源转换为交流电源来提供出色的扭矩和加速度，从而为永磁机器 (PMSM)、感应电机 (IM)、外部励磁同步电机 (EESM) 和开关磁阻电机 (SRM) 等牵引驱动电机供电。牵引逆变器还转换电机的回收能量，并在车辆滑行或制动时对电池充电。

在测量牵引逆变器的性能时，需要考虑几个关键的设计优先事项和权衡：

• 功能安全和信息安全 – 功能安全设计通常遵循 ISO 26262 或电子安全车辆入侵保护应用流程，其中包括安全诊断；系统级失效模式和影响分析；失效模式、影响和诊断分析以及硬件安全模块 (HSM)。
• 重量和功率密度 – 宽带隙开关和动力总成集成是实现高功率密度逆变器设计的关键技术。例如，OEM 的逆变器功率密度目标是到 2025 年，在美国市场中达到 100kW/L。使用 SiC 可实现 800V 直流总线电压、降低额定电流和减少线束。具有快速控制环路的 MCU 支持使用高速、更轻的电机和动力总成集成，例如与直流/直流转换器集成的逆变器。
• 效率 – 系统效率包括牵引逆变器效率、电机效率和再生制动模式下的逆变器效率。
• 性能和可靠性 – 通过电机扭矩控制、电流检测环路和电机扭矩瞬态响应来测量逆变器系统的性能。可靠性包括电源模块可靠性、电机可靠性和隔离等。
• 系统成本 – 除了电机和线束之外，主要元件包括：
  • EMI 滤波器
  • 直流链路电容器
  • 汇流条
  • MCU 和控制电子产品
  • 电源模块和驱动级电子产品
  • 电流传感器
  • 逆变器壳体和冷却