【应用】直流母线电容应用于电动汽车中，可保护电动汽车子系统免受电压尖峰、浪涌和电磁干扰

时间： 2022-08-03 来源：Knowles

技术问答

直流母线电容常用于电源转换器。电源转换器的输入源和输出负载具有不同的瞬时功率、电压和频率，直流母线电容从中起到一个缓冲作用。

在电动汽车（EV）应用中，直流母线电容有助于抵消逆变器、电机控制器和电池系统中电感的影响。它们还充当过滤器，保护电动汽车子系统免受电压尖峰、浪涌和电磁干扰（EMI）的影响。

再来看下车载充电器（OBC），它负责为牵引电池充电，工作原理可简单划分为三个阶段，如图2所示：

►一阶段：AC/DC转换器通过整流和功率因素校正（PFC）将电网的交流电（AC）转换为直流电（DC）

►二阶段：中间直流电路进行能量缓冲

►三阶段：DC/DC转换器对直流电压作调整，以提供电池适用的直流电平

如图所示，直流母线电容Cbulk被置于整流器和DC/DC转换器之间。该电容器的理想特性包括：

► 高直流耐压：300V至500V

► 极大的容值：200µF至1500µF

► 工作温度范围：-40℃至+150℃

► 低等效串联电阻（ESR）：<1.5mΩ

► 高均方根（RMS）电流容量

► 高机械强度

为了获取高容值，需要用到多个电容器或一个电容器阵列。针对此类应用，楼氏电容（KPD）推荐的StackiCap™系列高压高容X7R电容器，规格范围1812-3640，250V-2kV，27nF-5.6µF。直流母线电容器还必须能够处理两倍的电路频率，因此，常见的电路设计包括多层陶瓷电容器（MLCC）以及与之并联的其他类型的电容器。

此外，电动汽车（EV）的电机驱动电路中的逆变器也会用到直流母线电容（如图3所示）。逆变器将电池的直流电转换为三相交流电，在加速时驱动牵引电机，然后在制动时再将交流电转换回直流电。它还能够检测电机的速度和位置，并驱动绝缘栅双极晶体管（IGBT）功率级。

在这个子系统中，直流母线电容器或平滑电容器Cs被并联在电压转换器的直流（电池）和交流（负载）侧之间。电容器的规格与之前的OBC例子大致相同，因此推荐使用同样具有高均方根（RMS）电流容量的StackiCap™系列 X7R电容器。为了满足应用的高容值需求，小尺寸的MLCC可与薄膜电容及铝电解电容一起使用，以便更接近IGBT开关器件的集成，并改善高频衰减问题。

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