基于实时结温观测的电动汽车逆变器动态限流策略.pdf

电动汽车逆变器在运行过程中，由于功率模块的结温过高可能导致器件失效，严重影响电动汽车的性能和可靠性。基于这一问题，本文提出了基于实时结温观测的动态电流限幅控制策略。该策略旨在确保逆变器安全工作在最大可用结温范围内，最大化运行性能，提高系统的功率密度和可靠性。 策略的核心是建立IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的电热模型，通过在线观测功率模块中所有IGBT芯片和续流二极管（FWD）芯片的瞬时最大结温。实时监测结温能够准确评估器件的工作状态，避免因温度过高导致的热应力疲劳和器件损坏。 然后，将热状态和器件的最大可用热容量输入到电流限幅控制器中，控制器根据这些信息计算出逆变器的最大运行电流值。通过动态调整电流限幅，能够在保证器件安全的同时，充分利用逆变器的性能潜力。 实验结果显示，采用这种控制策略，逆变器能在最大可用结温范围内安全工作，避免了因电流过大引起的过热问题，提高了逆变器的运行性能。特别是在电动汽车频繁加速和制动的城市行驶环境中，这种策略可以有效应对负载变化，减少因调制频率降低导致的结温波动和峰值。 现有研究通常通过优化调制策略、降低开关频率或限制负载电流来防止IGBT结温过高，但这些方法可能牺牲了系统性能。相比之下，本文提出的策略兼顾了安全性和性能，为电动汽车的热管理和控制提供了新的解决方案。 此外，文献中还提到其他几种调制策略，如连续脉宽调制(CPWM)与不连续脉宽调制(DPWM)的结合，以及基于机侧变流器功率因数角变化的分段不连续空间矢量调制(DSV PWM)，这些方法同样通过优化调制来降低结温。然而，基于实时结温观测的动态电流限幅控制策略更侧重于实时响应和器件保护，适应性强，特别适合高转矩、转速变化大的工况。 电动汽车逆变器的热管理是关键的技术挑战之一，基于实时结温观测的动态电流限幅控制策略为此提供了一种有效的解决途径，有助于提升电动汽车的运行效率和可靠性，同时也为未来电动汽车动力系统的优化设计提供了理论依据。