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电机控制器母线电容的选取

电机控制器母线电容的选取 电动车千人会
2020-11-16
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导读:在电机控制器中,电池包的直流电作为输入电源,需要通过直流母线与电机控制器连接,该方式叫DC-LINK或者直流支撑,其中的电容我们称之为母线电容或者支撑电容或者DC-Link电容。


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母线电容的定义

母线电容的作用

母线电容的作用:一:平滑母线电压,使电机控制器的母线电压在IGBT开关的时仍比较平滑;二、降低电机控制器IGBT端到动力电池端线路的电感参数,削弱母线的尖峰电压;三、吸收电机控制器母线端的高脉冲电流;四、防止母线端电压的过充和瞬时电压对电机控制器的影响。

母线电容的变迁

图1 第一代Prius 电解电容

图2 第二代Prius 薄膜电容

图3 国内一家商用车早期电解电容

图4 国内一家商用车早期薄膜电容


图5现在控制器常用定制电容

  • 电解电容与薄膜电容的对比

  • 电解电容的优点是容量比薄膜电容大。

  • 薄膜电容相对于电解电容优势

  • 薄膜电容具有更良好的温度和频率特性;

  • 薄膜电容没有极性,能够承受反向电压;

  • 薄膜电容额定电压高,不需要串联平衡电阻

  • 薄膜电容采用干式设计,没有电解液泄露的危险,没有酸污染;

  • 薄膜电容更低的ESR,更强的耐纹波电流的能力

  • 薄膜电容更强的抗脉冲电压能力

  • 薄膜电容更长的寿命

  • 薄膜电容更加灵活的外形设计,可根据不同的需求进行定制。

图6电解电容与薄膜电容参数对比

母线电容电压的选择

母线电容容量的计算

W=P/(2f)
其中:
f:IGBT的开关频率。
母线电容一个开关周期内释放的能量为:
Q=1/2*C(U+Δu)2-1/2*C(U-Δu)2=2*C*U*Δu
其中:
U:直流母线电压;
Δu:母线纹波电压;

以上计算我们仅供设计参考,在实际应用中更多的电机控制器的母线电容容量的选取接近Cmin的值或者小于Cmin,我们在实际应用中可以根据自己不同的成本和体积综合考虑。

母线电容纹波电流的计算

纹波电流是指流经母线电容的交流分量,电机控制器的输出电流为三相正弦基波电流与高频谐波电流的叠加,两者均会在直流母线侧产生相应的纹波电流。

纹波电流计算公式为:




其中: 


其他电控上母线电容的选用

例一:英飞凌HP1 Demo板

图7英飞凌HP1 DEMO

图8英飞凌DEMO采用的电容参数

例二:法雷奥母线电容参数:

图9法雷奥电控标签

图11宝马I3母线电容

图12Model 3母线电容

图13 Model X前驱母线电容

图14 Model 3参数

图15 Model X参数



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