[实用新型]用于电动汽车驱动充电及刹车能量回收的梯阶逆变器装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于电动汽车驱动充电及刹车能量回收的梯阶逆变器装置。

背景技术

现有电动汽车用交流逆变器利用蓄电池输出的直流电通过逆变器转换成三相交流电输出到电动机来驱动汽车，其控制大多采用PWM调制，控制信号频率高对外界干扰大，另外逆变器输出波形的畸变率也大，最重要的是逆变器开关损耗大。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供用于电动汽车驱动充电及刹车能量回收的梯阶逆变器装置的技术方案，利用具有新拓扑结构的梯阶逆变器将直流逆变为近似的交流正弦波形来驱动三相电动机从而牵引汽车前行或倒退；并利用梯阶逆变器具有双向电流流向的特性，对蓄电池进行充电；而在刹车时，电动机会变为发电机运行模式并产生刹车力矩,这时梯阶逆变器就会给蓄电池及超级电容充电，也就是将汽车刹车的能量给储存起来。

所述的用于电动汽车驱动充电及刹车能量回收的梯阶逆变器装置，其特征在于：梯阶逆变器采用三种不同的H桥组成逆变单元桥，逆变单元桥包括主逆变单元以及两个辅助逆变单元；

三种不同的H桥共用一个直流电压源，不同的H桥产生不同幅值的电压，不同幅值的电压通过串联的变压器合成近似的正弦波形；

单相或三相梯阶逆变器由三种不同额定值的所述逆变单元桥连接单相或三相不同绕组比、不同容量的变压器组成，其中一个逆变单元桥是主逆变单元，另外两个辅助逆变单元分别是第一辅助逆变单元和第二辅助逆变单元；主逆变单元功率输出占80%，第一辅助逆变单元和第二辅助逆变单元功率输出分别占16%和3%。

所述的用于电动汽车驱动充电及刹车能量回收的梯阶逆变器装置，其特征在于所述梯阶逆变器的电力电子开关采用IGBT模块，每个IGBT模块包括2个IGBT，每2个IGBT模块组成一个H桥，每个H桥的2个IGBT模块的发射极相连，每个H桥的2个IGBT模块的集电极一端连接主逆变单元或两个辅助逆变单元变压器的一端，每个H桥的2个IGBT模块的集电极另一端连接到主逆变单元或两个辅助逆变单元变压器的另一端，每个IGBT的基极分别连接控制信号；

单相梯阶逆变器包括6个IGBT模块，其主逆变单元为2个IGBT模块，两个辅助逆变单元各2个IGBT模块；

三相梯阶逆变器包括18个IGBT模块，其主逆变单元为6个IGBT模块；两个辅助逆变单元各6个IGBT模块。

所述的用于电动汽车驱动充电及刹车能量回收的梯阶逆变器装置，其特征在于所述主逆变单元以及第一辅助逆变单元和第二辅助逆变单元输出的电压波形由不同宽度不同数量的脉冲组成。

所述的用于电动汽车驱动充电及刹车能量回收的梯阶逆变器装置，其特征在于所述梯阶逆变器与电动汽车上的蓄电池通过电池管理系统直流主电路连接，梯阶逆变器通过三相转换开关分别与电动机和外接充电电源连接，梯阶逆变器还通过电池管理系统直流主电路并联设置超级电容。

所述的用于电动汽车驱动充电及刹车能量回收的梯阶逆变器装置，其特征在于所述梯阶逆变器包括微处理器、驱动电路、IGBT模块和检测电路，检测电路检测直流电路及电动机运行参数并送到微处理器，微处理器输出控制信号到驱动电路，驱动电路控制IGBT模块；微处理器包括公共控制电路和H桥控制电路。

本实用新型的梯阶逆变器用了三种不同的H桥式单元组成了主逆变单元以及两种辅助逆变单元；三种H桥共用一个直流电压源，而不同的H桥产生不同的振幅的电压，这些电压在串联的不同变压器的二次侧进行加减乘法叠加，合成非常近似的正弦波形，故其输出波形的畸变率很小。另外因为其输出波形主要成分的频率接近市频，而占输出成份很小的部分其频率也不过是市频的几倍，故其开关损耗很小。因为输出频率不是很高，故其控制信号频率也不用太高，所以梯阶逆变器对外界干扰也不大。

本实用新型的梯阶逆变器具有双向电流流向的特性，利用这个特性，梯阶逆变器在蓄电池需要充电时，断开与电动机的联接后接入充电电源就可实现对蓄电池的充电。这样即节省了专用充电装置，又简化了电动汽车的结构并降低了成本。