汽車逆變電源關(guān)鍵技術(shù)與趨勢，平滑正弦波特性

　　新能源汽車相較于傳統(tǒng)燃油車，其核心技術(shù)主要體現(xiàn)在“三電”系統(tǒng)上，即電驅(qū)、電池和電控。而在這其中，逆變器作為電動汽車的關(guān)鍵部件，發(fā)揮著舉足輕重的作用。電驅(qū)系統(tǒng)由電機和逆變器組成，電機需要交流電來驅(qū)動，這也正是逆變器的重要性所在。

　　逆變器的關(guān)鍵作用

　　逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以驅(qū)動交流電機。新能源汽車的驅(qū)動離不開電機，而電機的能量源自電池。值得注意的是，動力電池通常以直流電的形式儲存，而電機則需要交流電來驅(qū)動。交流電機的工作原理要求其必須接受正弦波交流電才能正常旋轉(zhuǎn)。然而，車載動力電池僅能輸出直流電，因此需要逆變器將其轉(zhuǎn)換為正弦波交流電。逆變器不僅負(fù)責(zé)這一轉(zhuǎn)換，還對交流電機的轉(zhuǎn)速和扭矩進(jìn)行精準(zhǔn)控制。簡而言之，逆變器是實現(xiàn)DC到AC轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵設(shè)備，確保了新能源汽車的順暢運行。

　　交流與直流的區(qū)別

　　為了深入理解逆變器的工作原理，我們有必要先探究車載動力電池的運作機制。

　　交流電(AC)：其電流大小和方向呈現(xiàn)周期性變化，廣泛應(yīng)用于生活和工業(yè)中，如220V民用電壓和380V通用工業(yè)電壓(注意，這些都屬于危險電壓范疇)。其基本形式為正弦電流，而我國交流電的標(biāo)準(zhǔn)頻率已規(guī)定為50Hz。

　　直流電(DC)：其電流方向保持不變，不隨時間發(fā)生改變。這種電流形式在各種生活小電器中都有廣泛的應(yīng)用，例如手電筒(使用干電池)和手機(使用鋰電池)等。

　　逆變器的轉(zhuǎn)換機制

　　正弦波的生成：其基礎(chǔ)在于方波的演變。為了深入了解這一過程，我們首先聚焦于方波的形成原理。使用全橋逆變電路將直流電壓轉(zhuǎn)換為方波交流電壓。

　　脈寬調(diào)制(PWM)：為了實現(xiàn)從方波到正弦波的轉(zhuǎn)換，我們需要引入脈寬調(diào)制技術(shù)。其核心思想是，在保持開關(guān)固定頻率的同時，根據(jù)需求在特定時刻產(chǎn)生更寬或更窄的脈沖，從而模擬出正弦波的特性。

　　重電壓逆變技術(shù)

　　另一種方法是采用重電壓逆變技術(shù)，通過在電路中引入電容和電感來進(jìn)一步優(yōu)化曲線平滑性。利用電容和電感平滑正弦波特性，提高精度。

　　散熱問題與技術(shù)突破

　　隨著逆變器支持電壓的升高，其產(chǎn)生的熱量也會增加。因此，解決逆變器中IGBT模塊的散熱問題變得尤為關(guān)鍵。這是提升充電效率的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，而日本豐田在這方面的研究已經(jīng)相當(dāng)深入，例如他們采用了加硅碳技術(shù)來應(yīng)對這一問題。

　　逆變器對企業(yè)的影響

　　此外，逆變器的性能對電機性能產(chǎn)生直接影響，已成為新能源汽車企業(yè)的核心技術(shù)焦點。逆變器技術(shù)的突破，類似于燃油車時代的變速箱技術(shù)，將成為新能源汽車產(chǎn)品的核心競爭力。隨著新一代半導(dǎo)體功率器件的發(fā)展，IGBT和SiC技術(shù)脫穎而出，成為未來電機控制系統(tǒng)和充電樁的關(guān)鍵技術(shù)。IGBT作為逆變器模塊的核心，負(fù)責(zé)將動力電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，為驅(qū)動電動機提供動力。其成本約占新能源汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)及車載充電系統(tǒng)的一半，性能對整車能源利用率產(chǎn)生直接影響。而SiC功率器件，以其低損耗(約為Si器件的50%)優(yōu)勢，主要應(yīng)用于電動車逆變器等驅(qū)動系統(tǒng)的小型輕量化改進(jìn)。

　　內(nèi)容來源：揭秘新能源汽車逆變器的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展趨勢