?四、功率變換器

功率變換器可分為斬波器(DC/DC)、逆變器(DC/AC)和整流器(AC/DC)幾類。斬波器是將電流作直流—直流變換,逆變器是將電流作直流—交流變換,整流器是將電流作交流?直流變換。圖1?39所示為上述3種功率變換器在電動汽車上的應用實例。

一般純電動汽車動力電源系統(tǒng)的輸出特性偏軟,難以直接與電動機驅動器匹配。在電源系統(tǒng)加負載的起始階段,輸出電壓下降較快,隨著負載的增加,電流增大,電壓下降,下降的斜率會出現(xiàn)一個特定的曲線,這種特性使電源系統(tǒng)的輸出功率波動,進而導致車輛整體效能下降。

在電池系統(tǒng)與汽車驅動系統(tǒng)之間加入功率變換器,使電池系統(tǒng)和功率變換器共同組成電源系統(tǒng)對驅動系統(tǒng)供電,從而增強驅動系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此,采用的功率變換器對純電動汽車電源系統(tǒng)也具有重要的意義。

1.?DC/DC功率變換器(直流斬波器)

DC/DC是指將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,也稱為直流斬波器。DC/DC不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。DC/DC變換是將原直流電通過調整其占空比(PWM)來控制輸出的有效電壓的大小。

在純電動汽車中,DC/DC主要應用在以下幾個方面。

① 在直流電機的功率小于5kW的純電動車輛(如公園的游覽車、機場的行旅車等)中,動力電池組直接通過DC/DC為直流電動機提供直流電。

② 在純電動汽車及能量混合型電力系統(tǒng)中,用升壓型DC/DC;在功率混合型電力系統(tǒng)中,采用雙向升降壓型DC/DC或全橋型DC/DC。電動汽車在滑行或下坡制動時,車輛的慣性能量經過轉換后產生的電能,向儲能電源充電時,也采用雙向升降壓型DC/DC。

③ 用電動汽車上的高壓直流電源輔助電池(低壓電源)充電時,采用隔離式降壓型DC/DC。

2.?DC/AC功率變換器(逆變器)

DC/AC功率變換器又稱為逆變器,它的基本功能是將直流電源(車載蓄電池電源或燃料電池電源)變換為交流電動機的驅動交流電源。DC/AC分有源逆變器和無源逆變器,以及多種不同組合的高性能DC/AC等多種類型。

有些純電動汽車運用了交流電機作為驅動電機,部分輔助設備也采用了交流電機,包括空氣壓縮機、空調系統(tǒng)的壓縮機、轉向助力器等,它們的電源來自動力電池組或燃料電池組。需要用小型的DC/AC將直流電源的電能轉換為交流電后,來帶動輔助設備的電動機運轉。DC/AC將動力電池組或燃料電池組的電能轉化為三相交流電,并檢測輔助裝備的運轉參數(shù)的變化,控制三相感應電動機的啟動、運行和停止。

純電動汽車中,交流驅動電機的DC/AC一般集成于電機控制器中。

3.?AC/DC功率變換器(整流器)

AC/DC功率變換器又稱為整流器。它的基本功能是將交流電源(包括電網電源和車載交流發(fā)電機發(fā)電電源)變換為直流電源(包括儲能式電源的直流充電電源)。AC/DC應用于純電動汽車各種充電設備上,以及有交流電源變換為直流電源需求的電路及電氣設備上。應用在電動汽車上的AC/DC基本形式有三相橋式、三相電壓源PWM式和三相電流源PWM式等。