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分析丰田混合动力核心工作原理(下)
来源:本站整理  作者:佚名  2012-12-13 08:49:36


   变频器总成内的升压和变频部分的电路原理如图13所示,直流244.8 V与交流650V之间的互相转换是靠IGBT绝缘栅双极晶体管的交替工作来实现。变频器中的绝缘栅双极晶体管由电源控制模块中的晶体管控制,每组线圈需要两个绝缘栅双极晶体管同时被触发产生磁场,进入绝缘栅双极晶体管控制信号的分离是在变频器内部完成的。如图14所示,MG1同MG2都有转子位置传感器,因为电源控制模块需要知道什么时候触发哪一个绝缘栅双极晶体管,准确的转子位置需要告知电源控制模块,因此电源控制模块接受分解器型转子位置传感器的信息。分解器型转子位置传感器的工作原理如图15所示,MG ECU将解析器产生的高频信号峰值相连接形成一个虚拟的正弦波,MG ECU将处理好的正弦波信号送至动力管理控制ECU,通过线圈S和C的正弦波数值来计算转子的绝对位置、速度和旋转方向,因为转子的磁极有8个,分解器只需要探测转子在90°范围内的位置。

 

      电源控制模块也计算电机需要功率,并且用占空比信号触发绝缘栅双极晶体管。IGBT绝缘栅双极晶体管是高压开关家族中最为年轻的一位由一个15V高阻抗电压源,即可便利的控制电流流通器件,从而可达到用较低的控制功率来控制高电流。绝缘栅双极晶体管本质上是一个场效应晶体管,只是在漏极和漏区之间多了一个P型层,绝缘栅双极型晶体管系列可用于自动控制、电机控制和功率变换中。当点火开关打开ON位,控制绝缘栅双极晶体管所需要的信号就要处于开启状态,以随时联系从分解器型转子位置传感器得到的信息,因为发电机停转,因此UW相之间没有相位差,当发动机运行时,信号差了120°,每一对晶体管一旦被触发转子就开始旋转。MG1或者MG2作为电动机工作时,电机扭矩和转速的控制如图16所示。

 

    如图17所示,使用IT2测得绝缘栅双极晶体管控制极的信号波形,为控制平均电流,一个5kHz或10kHz的PWM信号输入到晶体管的控制端,触发脉冲越宽就会有更大电流输出。红色正弦波显示电流,是PWM信号作用在绝缘栅双极晶体管上施加到定子线圈上的电流。为了用直流电压形成这波形,需要把半波改变成从低频到高频再到低频,因此载波频率用来支持PWM信号可能从5到10kHz变化实现更准确的控制。红色正弦波的频率控制MG的转动频率也就是电机的转速,低扭矩输出时可以通过控制得到平缓的电流使转子转动步幅小(电流频率低,载波信号频率高)。

 

 
 

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