同轴逆变器



电动车电驱基本常识

电动车电驱基本常识如下：

电驱的组成：

电驱动桥动力总成主要由电机、逆变器和齿轮箱总成三个主要部件组成。

电机的作用：

电机是电驱系统的核心，负责将高压电转化为机械动能，并通过齿轮箱转换和输出轴传递到车轮，驱动车辆行驶。

逆变器的作用：

逆变器负责将电池包的直流电转化为电机所需的交流电。

齿轮箱的作用：

齿轮箱由壳体、油底壳等部件组成，主要对电机产生的动力进行减速，增加扭矩，以满足车辆的动力需求。

电机的运行原理：

电机的定子通过逆变器产生的交流电产生磁场，转子则利用其自身磁场与定子相互作用，产生动力输出。

电动车的动力分配：

单电机版本通常在车辆后部，后驱总成会集成驻车机构；双电机车型则前后都有动力总成。减速机齿轮布置方式有异轴、同轴和分流式等，各有优缺点。

电驱设计考虑因素：

电机效率是关键，需考虑旋转损失，避免预加载轴承以减少损失；选择内啮合齿轮来降低扭矩损失。电驱润滑需要精心设计，机油液位要适中，防止过度润滑带来的抖动和粘滞损失。电子机油泵用于冷却电机，确保线圈均匀受冷，保护电机免受损伤。

26 新能源汽车技术简介(六)：EKK/PTC/E-BKV/EPS技术简介

26 新能源汽车技术简介(六)：EKK/PTC/E-BKV/EPS技术简介一、电动空调压缩机（EKK）

新能源汽车（NEV），特别是纯电动汽车（BEV），没有发动机作为空调压缩机的动力来源，因此需要使用高压电机驱动的电动压缩机（EKK）来替代传统燃油车上的发动机驱动式压缩机。电动空调压缩机通常使用涡旋式压缩机，电动机与压缩机采用同轴驱动方式。高压电池的直流电经过逆变器转换为交流电驱动电机，同时，通过调节通电频率和电流大小可以精确调节压缩机转速。

压缩机在整车空调系统中的作用是将低压气态制冷剂通过压缩机变为高压气态，然后通过冷凝器散热变为高压液态，散发的热量通过风扇排出。高压液态制冷剂经过储液罐，经过膨胀阀变为低压液态，然后在蒸发器内吸热变为低压气态。

普锐斯THS系统中空调压缩机是将A/C和DC/AC集成在一起的电子变频器压缩机。

空调压缩机控制逻辑原理图的核心部件为DC/AC转换器。

二、电动加热器（PTC）

对于新能源汽车，在制热功能方面，由于整车并无发动机部件，或者存在纯电行驶模式，无法依靠发动机运转来满足制热需求，所以需要使用PTC（Positive Temperature Coefficient）加热系统。PTC是指正温度系数材料，其特性是温度越高，电阻越大，因此可以通过自身温度系数特性形成稳态，满足NEV车辆对制热功能和安全性的需求。目前常见的PTC材料是一种半导体陶瓷。

PTC加热器的电阻值随自身温度的上升而急剧增加，所以当自身温度上升时，发热功率也会急剧下降；当发热功率与散热功率达到平衡时，温度不再上升，功率也不再变化。当散热条件（如环境温度、吹风、浸水等）发生改变时，PTC的功率和温度重新调整，达到新的平衡。

需要注意的是，PTC使用的是高压电池能源，由于逆变转换等过程存在热能损失，因此能量消耗大，对整车行驶里程的降低较为明显。例如，蔚来汽车为了乘客舒适性以及实现空调分区控制功能，为ES8安装了两个PTC暖风加热器，控制前排的暖风PTC额定功率为5.5千瓦，控制后排的为3.7千瓦。两个PTC同时工作时的功率高达9千瓦，对于动力电池容量为70度的ES8来说，1小时就相当于消耗了13%的电能。

三、机电伺服制动系统（E-BKV）

传统燃油车的汽车制动系统一般采用真空助力泵，俗称BKV（Brems Kraft Verstaeker）。真空泵将腔内形成真空状态，真空度越大，制动助力的放大性能就越强。对于NEV车辆，由于无发动机或者发动机不运行时，无法带动真空泵提供真空环境，因此普遍使用机电伺服制动系统，简称E-BKV。

BEV或HEV车辆的特点是驱动电机可以在制动或滑行时反向运转作为发电机，为高压电池充电，达到节能目的。该特有的制动能量回收系统会对汽车产生一个反向回收的制动力矩，如果不协调好该制动力矩和刹车踏板制动之间的关系，会影响驾驶员的制动脚感。因此，当制动能量回收制动实施时，需要处理脚刹制动，保证制动踏板行程（或强度）与制动能量回收系统保持协调关系。

目前NEV汽车多采用E-BKV机电伺服制动助力装置，它通过读取踏板行程传感器信号获得驾驶员踩刹车的力度和速度，将信号处理后反馈给制动泵电机，由伺服电机直接提供制动压力完成车辆制动。由于E-BKV可以根据电信号精密调节的特性，它可以更好地配合汽车电动化和智能化实现多种模式的制动效果。

丰田混动汽车的能量回收制动系统采用制动能量回收与液压制动的协调控制，其协调制动的原理是在不同路况和工况条件下，首先确保车辆制动稳定性和安全性，同时考虑到动力蓄电池的再生制动能力，使车轮制动扭矩与电机能量回收制动扭矩之间达到优化目标的协调控制，并由整车电控单元实施集中控制。

四、电动助力转向系统（EPS: Electronic Power Steering）

电动助力转向系统由转向拉杆、助力电机、护罩、转向传动轴以及转向柱等组成。电动助力转向系统按照电动机布置位置的不同，可以分为转向柱助力式（C-EPS）、齿轮助力式（P-EPS）、齿条助力式（R-EPS）三种。

转向柱助力式（C-EPS）：助力电机固定在转向柱的一侧，通过减速增扭机构与转向轴相连，直接驱动转向轴助力转向。这种形式的电动助力转向系统结构简单紧凑、易于安装。齿轮助力式（P-EPS）：助力电机和减速增扭机构与小齿轮相连，直接驱动齿轮实现助力转向。由于助力电机不是安装在乘客舱内，因此可以使用较大的电机以获得较高的助力扭矩。该类型转向器可用于中型车辆，以提供较大的助力。齿条助力式（R-EPS）：助力电机和减速增扭机构直接驱动齿条提供助力。由于助力电机安装于齿条上的位置比较自由，因此在汽车的底盘布置时非常方便。同C-EPS和P-EPS相比，可提供更大的助力值，一般用于大型车辆上。

以C-EPS系统为例，其整体结构由电子控制单元（ECU）、转矩传感器、角度传感器、电动机、转向盘及蜗轮蜗杆减速机构等组成。当驾驶员转动方向盘时，电动助力转向系统开始工作，转向柱上的扭矩和角度传感器把方向盘的输入信号（转向力矩与旋转角度），以电压信号的形式送至ECU，同时ECU读取汽车的车速信号以及车辆驱动电机或车辆发动机的转速信号。ECU根据转向力矩大小和方向、发动机或电动机转速、车速、方向盘转角、方向盘转速等信号，判断是否需要助力以及助力的大小和方向。若需要助力，则依据预先设计的助力特性曲线计算出必要的助力力矩，并按照既定的控制策略和算法，输出相应的控制信号给驱动电路，由驱动电路提供相应的电流给助力电机，助力电机输出转矩并由减速机构放大后再传送给转向轴起助力转向的作用，从而完成转向助力的功能。若出现故障或车速超出设定值，则控制助力电机停止输出，系统不提供助力，同时离合器切断，以避免机械转向系统受电机惯性的影响。

旋转变压器那点事儿

旋转变压器那点事儿

旋转变压器（简称旋变）在电机控制领域扮演着至关重要的角色，特别是在对电机转速精度和转矩脉动要求较高的场合。以下是对旋转变压器的详细解析，包括其原理、选型、电气参数以及激磁电路的设计等方面。

一、旋转变压器原理

旋转变压器是用来测试电机转子与定子之间角度的传感器。其结构同样由定子和转子组成，定子分布有激磁绕组和正余弦反馈绕组，转子则由硅钢片叠压而成。在使用时，旋转变压器的转子与电机转子同轴。当外加正弦波激励信号时，由于旋转的转子会改变磁回路的磁阻，进而影响正余弦绕组反馈信号的幅值。通过解析这些反馈信号，可以分离出其所包含的角度信息，从而实现角度测量。

二、旋转变压器的选型

极对数的选取：

一般选取与电机极对数相同的极数，以便测出的电角度与逆变器坐标变换的电角度无需换算。

若测量电角度误差满足需求，二者极对数也可不匹配。但需注意，当旋转变压器极对数多于电机极对数时，需考虑最大电角频率对解码芯片的影响。

原次边变比选择：

主流激磁信号幅值为7Vrms/4Vrms，反馈信号需输入到解码芯片中解码。

为降低成本和简化设计，需保证选择的变比使反馈信号幅值在芯片输入范围内且接近其推荐值。

尺寸选型：

旋转变压器的转子需装到电机转子上，因此电机轴径与旋转变压器转子内径需匹配，以减小偏心度。

三、旋转变压器的电气参数

激励频率：

推荐频率为10kHz/16.5kHz。频率过低会导致输入阻抗低、驱动功率大，且携带的角度信息少。

频率过高会增大剩磁电压，对硬件解码速度与带宽提出更高要求。

电气误差：

衡量输出电动势与转角之间严格符合正余弦关系的程度，用角分与角秒表示。

阻抗：

输入阻抗与激磁功率息息相关，输出阻抗可忽略不计。

驱动功率可近似用激磁电压有效值的平方比输入阻抗来计算。

相移与剩压：

相移表示激磁信号与反馈正弦信号的偏离角度。

剩压表示磁钢的磁化程度，与材料相关。

四、旋转激磁电路的设计

信号源端与负载分析：

源端来自旋变解码芯片，如AD2S1210。

终端负载为旋转变压器。

激磁信号调理要求：

输入电阻需大于45k，以保证运放正常工作。

运放电源需合理选择，以避免信号削顶或削底。

建议选择反相放大器，以提高抗干扰能力。

运放选择与电路拓扑：

运放需具备rail-to-rail输出，压摆率需覆盖负载上升速率。

供电电压需尽可能靠近输出电压峰值，以减少功耗。

截止频率需按最大相位延迟进行计算，以确保信号质量。

五、旋转变压器调理电路调试注意事项

信号质量判断：

结合故障引脚LOT与DOS判断信号质量，如信号满足要求而报错，可放宽信号幅值的寄存器门限。

激磁信号质量保障：

激磁输出信号不可设计成单位增益形式，以避免旋变线长度对信号质量的影响。

电容敏感性：

对激磁回路上的所有电容敏感，防止发生意外震荡。

综上所述，旋转变压器在电机控制领域具有重要地位，其选型、电气参数以及激磁电路的设计均需严格考虑。通过深入了解旋转变压器的相关知识，可以为电机控制与硬件设计提供有力支持。

丹佛斯2900逆变器过载维修方法

丹佛斯2900逆变器过载维修需从负载、散热、电压、内部元件及电机五个方面系统排查

1. 负载相关问题排查

•设备异常检查：断开变频器与电机连接，手动盘动电机轴。若转动困难，需检查泵体结垢、风机叶轮异物或轴承损坏，并检修减速机。

•联轴器同轴度：检查负载设备与电机联轴器是否同轴，不同轴需重新校准。

•参数设置调整：

•电流限制参数：依据电机额定电流和负载特性调整，避免设置过低。

•加速时间：延长加速时间20%-50%测试，避免输出频率上升过快导致电流过大。

2. 散热系统检查

•散热风扇状态：检查风扇是否正常运转，损坏则更换同型号风扇。

•风道清洁：清理灰尘和杂物，确保通风良好。

•安装环境：环境温度需保持在-10℃至40℃，高温场合需加装空调或通风设备。

3. 输入电压检测

•电压稳定性：测量输入电压是否低于额定范围，通过调整变压器分接头或加粗电源线解决。

•三相电压平衡：不平衡度超过3%时，检查电源线路、开关及熔断器，排除故障点。

4. 变频器内部故障诊断

•电流检测电路：使用检测设备检查电流传感器、运算放大器等元件，损坏需更换。

•功率模块测试：检测通断和耐压参数，老化或损坏需更换同型号模块，并检查驱动电路。

5. 电机及电缆检查

•电机绝缘测试：用500V兆欧表测量绕组对地绝缘电阻，低于5MΩ需烘干或维修。

•绕组电阻平衡：三相绕组电阻偏差超过2%说明匝间短路，需更换绕组。

•电缆匹配性：检查电缆线径是否匹配电机功率，过长或过细需更换。

•轴承状态：轴承损坏或转子扫膛需更换轴承。

电驱动系统介绍

电驱动系统介绍

电驱动系统是现代电动汽车的核心组成部分，它负责将电能转换为机械能，从而驱动车辆行驶。该系统主要由驱动电机、功率变换器（逆变器）以及电机控制器等关键部件构成。

一、电驱动系统的构成

电驱动系统的核心部件包括：

驱动电机：负责将电能转换为机械能，是电动汽车的动力来源。功率变换器（逆变器）：将电池提供的直流电转换为驱动电机所需的交流电。电机控制器：实现控制算法，对驱动电机进行精确控制，以满足车辆行驶的各种需求。

二、电驱动系统的发展趋势

电驱动系统技术的发展趋势可以归纳为以下几点：

永磁化：永磁电机具有效率高、比功率大、功率因数高、可靠性高和便于维护的优点。采用矢量控制的变频调速系统，可使永磁电机具有宽广的调速范围。数字化：数字化不仅包括驱动控制的数字化，还包括驱动到数控系统接口的数字化以及测量单元的数字化。用软件最大限度地代替硬件，除完成要求的控制功能外，还具有保护、故障监控、自诊断等其他功能。集成化：一是指电机与发动机总成或电机与变速器的集成，有利于减小整个系统的质量和体积，从而有效降低系统成本；二是指电力电子集成，包括功能集成、物理集成，基于单片集成、混合集成和系统集成技术达到高度集成。

三、电驱动系统的分类

根据驱动电机的数目及其驱动方式的不同，电驱动系统可以分为以下几类：

单电机直驱

特点：完全依靠电驱动系统的调速功能实现车辆不同工况的行驶要求。结构简单，传动效率高。

优缺点：

优点：用传统燃油车车身改制，改制难度小，风险低；开发周期短，制造成本低；结构简单，传动效率高；方案成熟，可靠性高。

缺点：电机体积大，整个驱动系统重量大；占用空间大，不利于整车布置；低速爬坡性能相对较差，爬坡度有限制，不适合山原地区。

单电机+变速器

特点：驱动电机与变速箱集成，替代原车发动机和变速箱。利用变速器调速增扭的特性，实现匹配较小电机达到直驱大电机的效果，发挥电机的高速优势。

优缺点：

优点：采用小扭矩高转速电机，拓宽电机高效区；通过变速器调节，实现电机更多地工作在高效区，综合电耗更低；采用变速箱，可使用更小的电机和电机控制器，综合成本比同级别直驱产品更低；系统总成重量较同级直驱产品轻。

缺点：占用空间大，不利于整车布置。

单电机+减速器

特点：电机与减速机集成一体，通过悬置支架布置在后轴，通过双半轴进行动力传输。

优缺点：

优点：整车NVH效果好。

缺点：系统效率低；开发难度大和制造成本高；占用空间大，动力电池包布置困难；离地间隙小，通过性差；重量大。

集成电驱桥

同轴电驱桥：电机与传统驱动桥进行集成，电机经减速增扭后直接驱动车轮。具有电机高度集成、有效释放底盘空间、同轴轮边减速、动力稳定充足、重量小、装车成本低以及取消传动轴、电机直驱、提升传动效率等优点。

平行轴电驱桥：采用外挂式电机与驱动桥集成的一体式结构，驱动平稳，动力强劲，性能可靠。具有电机高度集成、有效释放底盘空间、电机直驱、取消传动轴、提升传动效率、可搭配传统减速器设计、性能稳定可靠以及电机和减速器独立装配、维修更换方便等优点。

垂直轴电驱桥：驱动电机与驱动桥以垂直的角度进行连接传动。具有装车成本低、传动效率高、占用空间小、便于动力电池包布置等优点。但NVH效果差，采用双曲面齿轮减速方式，速比较小，系统功率密度低，通常应用于中重型商用车型。

轮边电机驱动

特点：驱动电机与减速器、传统驱动桥高度集成，释放下底板空间，取消传动轴，有利于整车布置。

优缺点：

优点：取消传动轴，提高了系统传动效率；集成度高，结构紧凑；占用空间小，便于动力电池包布置；高效再生制动能量回收，有效降低能耗；内置一体式电机设计，有利于车辆的轻量化。

缺点：簧下重量大，不利于整车操控性；开发难度大，制造成本高。

轮毂电机驱动

特点：驱动电机与桥高度集成，电机直接驱动车轮，最大限度地减轻整车质量，提高传动效率，节约使用成本。轮辋电机分为高速内转子电机和低速外转子电机两种。

优缺点：

优点：传动效率高；体积小、重量轻，能耗低；制动能量回收效率高。

缺点：簧下质量和转动惯量大，不利于整车操控。

电驱动系统作为电动汽车的核心技术之一，其性能和发展趋势直接影响着电动汽车的续航里程、动力性能以及使用成本。随着技术的不断进步和成本的逐步降低，电驱动系统将在未来电动汽车市场中发挥更加重要的作用。

小型化、轻量化趋势-电驱动一体化、轮毂电机（连载三）

引言：近年，电动车辆驱动系统一体化研究活跃，通过电机、逆变器、减速齿轮三部件一体实现高效、小型和轻量化，成本降低。轮毂电机更推进了小型化与轻量化。

2017年东京车展展示了机电一体驱动系统的各类新品，电机与逆变器一体或与减速齿轮一体，2019年前后将逐步增加配备此类驱动系统的电动车辆。到2025年，“轮毂电机”将加入产品阵容。

一体化方案实现驱动系统小型轻量化与成本降低，电机与减速齿轮一体，齿轮与电机、逆变器一体，精简冷却机构，实现小型化。博世、GKN Driveline、三菱电机和舍弗勒等厂商已开发此类系统。

大陆集团开发的具备车载充电器功能的驱动系统，集成充电电路，与逆变器及DC-DC转换器协同工作，实现对车载二次电池的充电。通过机制，省去车载充电器，缩减尺寸，节约空间。

舍弗勒等厂商开发电机与减速器一体的驱动系统，通过高速减速器提升转矩，实现小型化。英国GKN Driveline公司实现电机与减速器同轴配置，应用范围更广。

轮毂电机（IWM）成为小型化与轻量化前沿技术，具备提升驱动效率、扩大车内空间、独立精准控制车轮控制力、提高舒适性和四驱车易追加产品系列等优点。解决大而重问题，近年来研发取得成果，各大厂商以2025年实现量产为目标，加速研究开发。

东京车展上展出的IWM概念车，如丰田的燃料电池概念车，轮毂电机安装在前后左右轮上，增加续航里程。采用IWM增加氢气罐容量，提高FC堆栈电气转换效率，提高驱动效率。舍弗勒公司展示了内置逆变器的IWM，不使用减速箱，直接使用电机转矩，实现“直驱”。

SiC功率器件在逆变器小型化中起到关键作用，与现有车载逆变器相比，功率损耗显著降低，发热量减少，尺寸减小。赤津实验室试制了小型SiC功率模块，用于驱动轮毂电机的逆变器，实现高效率的“多重多相电机”，确保失效模式下的安全。

电装公司社长宣布至2020年实现使用SiC功率元件的逆变器大规模化量产，预期2020年后车载用途上大规模使用SiC功率器件，逆变器及驱动系统的小型化将不断推进。

单相逆变器有功无功生成电流指令

单相逆变器通过调节其输出电流的相位和幅值来控制有功和无功功率，最终生成所需的电流指令。

1. 基本概念

逆变器是连接直流电源和交流电网的关键设备。有功功率是实际做功的能量，其大小由电流与电网电压同相位的分量决定；无功功率用于建立磁场，其大小由电流与电网电压正交的分量决定。

2. 电流指令生成原理

生成电流指令的核心是解耦控制。通过锁相环（PLL）准确获取电网电压的相位（θ），以此为基础将指令分解。

在有功-无功（PQ）控制模式下，给定有功功率指令P*和无功功率指令Q*后，可通过公式计算得出电流指令的d轴（与电压同轴，控制有功）和q轴（与电压正交，控制无功）分量。

Id* = (2/3) * (P* * U_d + Q* * U_q) / (U_d² + U_q²)

Iq* = (2/3) * (P* * U_q - Q* * U_d) / (U_d² + U_q²)

其中，U_d和U_q是电网电压的d轴和q轴分量。

3. 实现方式

控制环路通常采用双闭环结构。外环为功率环，根据给定的P*和Q*指令，通过上述计算或查表方式，产生内环电流环的参考指令Id*和Iq*。内环电流环则采用PI控制器，快速跟踪Id*和Iq*指令，其输出经过反Park变换和PWM调制后，生成驱动开关管的信号，从而控制逆变器输出目标电流。

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