[发明专利]电机系统及其IGBT开关电路

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种用于电动汽车的电机系统及其IGBT开关电路。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的新型车辆。相对传统汽车，电动汽车对环境影响非常小，因此电动汽车的前景被广泛看好。现在市面上也有将电动汽车和传统汽车相结合的混合动力汽车，车中装备有两个以上动力源系统，例如，内燃机车发电机再加上蓄电池的混合动力汽车。

在混合动力及电动汽车电力驱动系统中，经常使用IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)来驱动电机系统，进而驱动汽车。换言之，IGBT电路可以视作电机系统和汽车之间的调整占空比的高频调制开关。图1示出了依据现有技术的IGBT电路的结构示意图。如图1所示，IGBT电路是由并联的三极管T₁和二极管d₁组合而成的。当IGBT需要关断时，也就是电机系统需要和电动汽车的轮胎切断电力供应时，IGBT电路中的输入电压(也就是三极管T₁栅极和发射极之间的电压)V_ge会骤然变小。由于系统中的连接线路/连接件会在各个电路支路产生寄生电感，例如图1所示的寄生电感ls₁₁、寄生电感ls₁₂、寄生电感ls₁₄、寄生电感ls₁₃。此时各个支路的寄生电感ls₁₁、寄生电感ls₁₂、寄生电感ls₁₄、寄生电感ls₁₃由于输入电流I_c的急剧变化而产生感应电压从而对三极管T₁的输出电压产生影响。这是由于：

V_感应电压＝L_寄生电感·ΔI_c

其中，L_寄生电感是此时各个支路的寄生电感ls₁₁、寄生电感ls₁₂、寄生电感ls₁₄、寄生电感ls₁₃的寄生电感等效值。当电流变化率ΔI_c增大时，寄生电感的V_感应电压增大，从而使得三极管T₁的输入电压增大。因此，根据三极管的特性三极管T₁的输出电压V_ce(也就是三极管T₁的发射极和集电极之间的电压)会产生一个尖峰电压。

图2(a)是依据现有技术的IGBT电路的输出电压曲线图，其中，横坐标表示时间，竖坐标表示IGBT电路的输出电压V_ce，也就是三极管T₁的发射极和集电极之间的电压。图2(b)是现有技术的IGBT电路的输入电压曲线图，其中，横坐标表示时间，竖坐标表示IGBT电路的输入电压，也就是三极管T₁栅极和发射极之间的电压V_ge。I_c指示的是三极管T₁的输入电流，也就是从三极管T₁的集电极流入的电流。图2(a)和图2(b)在时间轴上是对应的。根据三极管的特性，三极管T₁的输出电压为：

V_ce＝V_dc+V_tr

其中，V_dc表示母线电压，也就是系统的总电压。V_tr表示三极管T₁的尖峰电压。如图2(a)和图2(b)所示，在t₁时刻左右，电机系统200开始断开与电动汽车100的电力供应，在三极管T₁的输入电压V_ge变小，也就是三极管T₁的输入电流I_c开始变小。此时如图2(b)所示V_tr达到一个极大值，从而Vce过压损坏IGBT电路。

因此，业内通常会为IGBT电路设置一个保护电路，但是设置保护电路又会带来新的问题。

发明内容

本发明提出了一种电机系统及其IGBT开关电路。