专利名称：电动车交流电动机驱动器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电动车辆的动力装置，涉及电动车交流电动机驱动器的改进，使驱动器在同等功率条件下，体积及重量都达到更小。
背景技术：
交流驱动正在逐步取代直流驱动而应用于风机、水泵的恒速拖动以及电力机车、电动汽车(简称电动车)的调速驱动系统之中。其中永磁同步电动机、三相异步电动机以及开关磁阻电动机是应用最为广泛的三种交流电动机。在电动车中，由于空间位置和重量的限制，如何使驱动器在同等功率的条件下，既使驱动器的体积及重量都达到最小，又使驱动器满足对电动车驱动性能的要求是研制开发者要解决的关键技术问题之一。
图4所示为已有技术一种典型的电动车交流异步电动机驱动器的主回路原理图。电动车上的蓄电池的正、负相进入到驱动器主回路单元500，经过电解电容410滤波后，形成直流母线电压421-422，将其加在由六只带有续流二极管的大功率开关管Q1-Q6组成的全控桥上，各开关管的基极驱动信号431-436控制各开关管的通断，对直流母线电压进行斩波。由此形成的的脉宽调制电压通过输出端子441-443加在交流电动机的三相电枢绕组U、V、W上，驱动交流电动机运转。交叉型RCD吸收回路231、232、233作为主母线421-422及功率开关管Q1-Q6的电压尖峰吸收回路。
图4所示电动车交流异步电动机驱动器的主回路元器件的安装结构如图5和图6所示。其主要元器件包括水冷底板200，功率模块211、212、213，电解电容221、222、223、224，RCD吸收回路231、232、233，主母线极板241、242，电流传感器251、252。其元器件的布置如图5和图6所示水冷底板200同时作为驱动器的底座，电解电容221、222、223、224分别位于水冷底板两侧，功率模块211、212、213依次位于两侧电解电容221、222、223、224的中间，交叉型RCD吸收回路231、232、233分别作为功率模块211、212、213的尖峰吸收电路，电流传感器251、252分别作为U、W相的电流监测器件。
由此可见，由图4-6所示电动车交流电机驱动器主回路的结构比较复杂，并且存在以下缺点①主母线即电解电容221、222、223、224到功率模块211、212、213的主极板比较长，在主回路中产生较大电感。根据ΔU＝L*di/dt，在相同电流条件下，电感越大，在电路中产生的电压尖峰也越大。②在母线中，极板搭接处比较多，搭接处的接触电阻必然使主母线极板产生发热现象。③主回路中电压尖峰比较大，需要比较复杂的吸收回路，导致驱动器体积的增大。④在此结构中，由于水冷底板同时作为驱动器的底座，增大了驱动器的重量。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种电动车交流电动机驱动器，包括改进主回路的电路及其安装结构，将驱动器的底座与水冷底板分开，主母线极板直接联接，使其电感及电压尖峰、驱动器的体积和重量都明显减小。
本实用新型电动车交流电动机驱动器，其主回路的主要构成元器件包括由六只带有续流二极管的大功率开关管组成的全控桥、吸收回路、滤波电容。其中驱动器的水冷底板与底座各自独立，主母线中的电解电容与功率模块直接联接，母线极板相互没有搭接。水冷底板以其背面固定在驱动器底座上，由大功率开关管组成的全控桥固定在水冷底板上，电流传感器固定在驱动器底座上，电解电容平放于大功率开关管的上方，C型吸收回路的电容器紧贴于大功率开关管的上方。
本实用新型电动车交流电动机驱动器中，主回路元器件包括由六只带有续流二极管的大功率开关管组成的全控桥、吸收回路、滤波电容。其中电动车蓄电池的输出端联接驱动器主回路的正相、负相输入端，经过电解电容滤波后，形成的直流母线电压加在带有续流二极管的六只大功率开关管组成的全控桥上，各大功率开关管的基极驱动信号控制各开关管的通断，对直流母线电压进行斩波。C型吸收回路作为主母线及大功率开关管的电压尖峰吸收回路联接在主母线之间，由此形成的脉宽调制电压通过输出端子加在交流电动机的三相绕组U、V、W相上，驱动交流电动机的运转。
与图4、图5和图6所示现有技术电动车交流电动机驱动器相比，本实用新型驱动器具有以下效果和优点①主母线即电解电容与功率模块直接联接，主母线达到了最短，电感最小，在电路中产生的电压尖峰也最小。②在母线中，极板没有搭接，减小了主母线极板的发热。③由于主回路中电压尖峰比较小，采用了最简单的C型吸收回路，减小了驱动器的体积。④由于水冷底板与驱动器底座各自独立，水冷底板比较小，减小了驱动器的重量。⑤在同等的功率条件下，本实用新型驱动器体积及重量都达到最小，同时又能满足车对驱动系统的需求。
图1为本实用新型电动车交流异步电动机驱动器的主回路元器件安装示意图(图2之A-A剖视)。
图2为本实用新型电动车交流异步电动机驱动器的主回路元器件平面布置图。
图3为本实用新型电动车交流异步电动机驱动器的主回路原理图。
图4为已有技术一种电动车交流异步电动机驱动器的主回路原理图。
图5为已有技术一种电动车交流异步电动机驱动器的主回路元器件安装示意图(图6之B-B剖视)。
图6为已有技术一种电动车交流异步电动机驱动器的主回路元器件平面布置图。
具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的一个实施例。
图3所示为本实用新型电动车交流异步电机驱动器的主回路原理图。电动车蓄电池的输出端联接驱动器主回路400的正相、负相输入端421、422，经过电解电容410滤波后，形成直流母线电压加在六只带有续流二极管的大功率开关管Q1-Q6组成的全控桥上。各大功率开关管的Q1-Q6的基极驱动信号分别是驱动信号1-6，它们分别相应控制各开关管通断，对直流母线电压进行斩波。C型吸收回路作为主母线421、422及大功率开关管Q1-Q6的电压尖峰吸收回路联接在主母线之间。由此形成的脉宽调制电压通过输出端子441、442、443加在交流电动机的三相绕组U、V、W相上，驱动交流电动机的运转。
本实用新型电动车交流异步电机驱动器的主回路元器件安装图如图1和图2所示。驱动器主回路的主要构成元器件包括水冷底板100，驱动器底座101，功率模块111、112、113，电解电容121、122、123、124，C型吸收回路131、132、133，主母线极板141、142，电流传感器151、152，三相输出线161、162、163。其中由于水冷底板100与驱动器底座101各自独立，水冷底板100从背面固定在驱动器底座101上。功率模块111、112、113固定于水底板100上。电流传感器151、152固定于驱动器底座101上；电解电容121、122、123、124平放于功率模块111、112、113的上方。C型吸收回路131、132、133紧贴于功率模块111、112、113之上。
按本实用新型技术方案制造的一台功率为80kW电动车交流异步电动机驱动器，其外型尺寸为长420mm×宽300mm×高190mm，重量为17kg。而按图5和图6所示的已有技术驱动器的结构，其外型尺寸为长550mm×宽350mm×高20mm，重量为35kg。由此可见本实用新型的优点和效果是很突出的。
权利要求1.一种电动车交流电动机驱动器，其主回路包括由六只带有续流二极管的大功率开关管组成的全控桥、吸收回路、滤波电容，其特征是驱动器的水冷底板与底座各自独立，主母线中的电解电容与功率模块直接联接，母线极板间相互没有搭接；水冷底板以其背面固定在驱动器底座上，由大功率开关管组成的全控桥固定在水冷底板上，电流传感器固定在驱动器底座上，电解电容平放于大功率开关管的上方，C型吸收回路的电容紧贴于大功率开关管的上方。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车交流电动机驱动器，其特征是电动汽车蓄电池的输出端联接在驱动器主回路的正相、负相输入端，经过电解电容滤波后，形成的直流母线电压加在带有续流二极管的六只大功率开关管组成的全控桥上，各大功率开关管的基极驱动信号控制各开关管的通断，对直流母线电压进行斩波；C型吸收回路作为主母线及大功率开关管的电压尖峰吸收回路联接在主母线之间，由此形成的脉宽调制电压通过输出端子加在交流电动机的三相绕组U、V、W相上。
专利摘要本设计是对电动车交流电动机驱动器电路及其电气结构的改进。主回路中驱动器的底座与水冷底板分开，水冷底板比较小，减小了驱动器的重量。主母线中的电解电容与功率模块直接联接，使主母线最短，电感最小，在电路中产生的电压尖峰也最小，并且采用了最简单的C型吸收回路，从而减小了驱动器的体积。在同等功率条件下，本设计驱动器的体积和重量达到了最小，并且又能满足电动车对驱动器的要求。例如本设计制造的一台40/80kW电动车用交流异步电动机驱动器，体积为长420毫米×宽300毫米×高190毫米，重量为17公斤。
文档编号B60L11/12GK2650391SQ20032010063
公开日2004年10月20日 申请日期2003年11月12日 优先权日2003年11月12日
发明者张琴, 周玉栋, 胡广艳, 陈忠亚, 韩利 申请人:中国科学院电工研究所