2 架构和趋势

牵引逆变器的架构因车辆类型而异。插电式混合动力汽车 (PHEV) 和纯电动汽车 (BEV) 具有三相电压源逆变器拓扑，功率级别在 100kW 至 500kW 范围内。电池包可以直接连接到逆变器直流输入，也可以使用直流/直流升压转换器升高电池电压并为逆变器提供受控直流电压。

两级逆变器是电动汽车和业界常用的电源转换器，其功率范围为数十千瓦到数百千瓦。通常，开关频率范围为 5kHz 至 30kHz，目前，三级逆变器越来越受欢迎，因为该逆变器具有更高的功率容量（超过 300kW）、更高的效率和更低的谐波失真，并允许使用更小的电磁干扰 (EMI) 滤波器。在许多拓扑中，中性点钳位和 T 型中性点钳位 (TNPC) 是极具竞争力的设计。图 2-1 所示为三级 TNPC 逆变器的示例。

第二个趋势是双电机架构。早在 2012 年，特斯拉就推出了 Model S，这是一款后轮驱动标准型豪华轿车，续航里程高达 426km，配备 85kWh 电池包。2014 年，特斯拉发布了 Model S 四驱版本，在前后轴上均配有电机。自那时起，各 OEM（例如 Chevy Volt PHEV、Toyota Prius HEV 和 Cadillac CT6 PHEV）纷纷实施双逆变器。

改进系统集成的第三个趋势是实现电子轴，将电力电子系统、电机和变速器组合在紧凑的系统外壳中。电子轴可提高电机性能，因为此设计可实现更高的扭矩和最高速度，例如 20k RPM。更好的冷却和线圈绕组结构可提高功率密度和电机效率。

牵引逆变器功能的其他趋势包括：

• 提高功率级别和汽车安全完整性等级 (ASIL)（100kW 至 500kW、ASIL C 至
  ASIL D）
• 随着开关瞬态电压的增加向 800V 技术转变
• 轻松调整栅极驱动强度以减少过冲、优化效率并降低 EMI
• 采用电感式位置感应技术而不是旋转变压器来降低成本
• 将有源放电集成到栅极驱动器集成电路 (IC) 中，从而降低成本并节省空间