【应用】Silicon Labs为电动汽车牵引逆变器提供全面的隔离方案

时间： 2019-11-07 来源：Silicon Labs

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牵引逆变器是用来将蓄电池或直流母线的高压转化为驱动牵引电机的多相交流电源。隔离产品在电动汽车(EV)或混合动力汽车(HEV)动力传动系统的牵引逆变器中有许多用途。

电动汽车的系统如下图所示。有许多模块使用隔离，如:车载充电器(OBC)，电池管理系统(BMS)， dc-dc转换器，牵引逆变器，加热/冷却装置。牵引逆变器将车载高压电池的直流电源转换成交流电源，驱动电动汽车的主电机或电动机。此外，牵引逆变器还具有升压、开关保护和再生制动支持等功能。所有这些功能都需要电流隔离来将控制系统与高压区域分开。

EVs和HEVs需要一个牵引逆变器来将高压电池或直流链路总线的直流能量转换成用于驱动牵引电机的三相交流能量。牵引逆变器通常能够传输功率在20到100 kW之间，开关电压在200到800V之间，电流在数百安培之间。

整个系统可以通过诸can(图中的Comm)之类的汽车总线进行监视和控制。CAN采用Si86xx等数字隔离器和Si88xx等集成dc-dc电源转换器进行隔离。

牵引逆变器系统原理图

牵引逆变器功能由六个开关实现;每个相位有一个高电平开关和一个低电平开关。隔离将控制器域与高压交流域分开。这些开关的门驱动器使用隔离的门驱动器，如Si8239x、Si823x、Si823Hx、Si827x和Si828x。隔离门驱动器的输出端需要一个电源(通常15到30 Vdc用于IGBT)，该电源从低压域隔离，可以由Si828x IGBT驱动家族中的内置dc-dc转换器提供从系统中获得最佳效率可能需要超过车辆的交流电压峰值高压电池电压，所以牵引逆变器的前面通常有一个双向dc-dc升压变换器。这种升压转换器通常包含两个开关，需要隔离的门驱动器。系统电压可以在升压器和牵引逆变器以及使用Si8931隔离传感器(图中为“Sns”)进行测量之前进行检测。

HEVs还包括一个发电机，它可以将内燃机的机械能转换成电能，在冰运行时为电池充电。发电机的交流-直流转换器的框图与牵引逆变器看起来是一样的，电机(M)被发电机取代，电力从发电机流向高压电池。开关需要隔离的门驱动器。

需要用隔离的地方

1、逆变器：适用于硅场效应晶体管、igbt或SiC场效应晶体管的解决方案

六个高/低侧开关的隔离门驱动器

2、助推器：可选配dcdc助推器，增加高压电池电压

隔离门驱动器需要2个开关

3、发电机(混合动力)：冰运行时给电池充电

高/低侧开关的隔离门驱动器

SILICON LABS隔离产品提供总结

Si86xx：系统通信

Si8239x ：具有增强安全特性的FET驱动器

Si88xx ：电力传输通信

Si823Hx ：具有4A驱动强度和高CMTI的场效应晶体管驱动器

Si823x： FET驱动在开关和同步块

Si827x ：碳化硅场效应晶体管的高CMTI驱动器

Si828x： IGBT驱动在逆变器块

Si826x ：带有二极管输入的MOSFET/SiC FET驱动器

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有朋自远方来 Lv6. 高级专家 2019-11-28

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