在早期开发的混合动力汽车上多采用直流电动机，即使到现在，还有一些电动汽车上仍然使用直流电动机来驱动，但在新研制的混合动力汽车上已基本不再采用直流电动机。直流电动机的优点是具有优良的电磁转矩控制特性，调速比较方便，控制装置简单、价廉；缺点是效率较低、重量大、体积大、价格贵。
    一、直流电动机
    1．直流电动机的控制系统
    直流电动机在电源电路上，可以采用较少的控制元件，一般用斩波器来控制，最常采用的有IGBT电子功率开关的斩波器作为控制装置，IGBT斩波器是在直流电源与直流电动机之间的一个周期性的通断开关装置，斩波器根据直流电动机物出转矩的需要，脉冲输出和变换直流电动机所播电压从0到最高电压，与直流电动机输出的功率相匹配，来驱动和控制直流电动机运转，IGBT斩波器已经商品化，可供用户选用。
    直流斩波控制方式由于休积小、质量轻、效率高、可控制性好。而且根据所选的加速度，能平稳加速到锂想的速度，所以该控制方式在电力驱动领域得到了广泛应用。图11所示为用于直流电机速度控制的一象由限直流斩波器。四象限运行是指用x轴表示电机转速，y轴表示电流，第一象限就是电动状态。四象限是指正向电动、正向发电、反向电动、反向发电。

    一象限直流斩波控制的工作原理是，电流经蓄电池正极输出，经绝缘栅极双极型晶体管IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）的集电极C和发射极E，再经电剧进入电机的转子，电机的定子S，可以是线圈也可能是永磁体。驾驶人踏下加速踏板时，实际上就是电路在控制IGBT管的门极G的PWM波占空比加大，汽车减速时，若定子S为永磁，则电动机转为发电机发电，但发出的电流无法经IGBT将电流充入蓄电池。D是在IGBT关闭时给转子提供的放电回路。要想在第二象限工作，则可在IGBT的GE间反加一个大功率二极管，这时电机再生制动的能量就可以返回蓄电池了。
    2 .  IGBT结构原理与检测
    （1）IGBT结构  IGBT是MOSFET（场效应晶体管）与GTR（功率晶体管）的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。其频率特性介于MOSFEI与功率晶体管之间，可正常工作于几万赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据主导地位。
    如图12所示，GTR由N＋、P、N－、 N＋四层半导体组成，无SiO2绝缘层；MOSFET由N＋、P、N－、N＋四层半导体组成，但有Si02绝缘层；IGBT是由N＋、 P、N-、、 N＋、 P十五层半导体组成，有SiO2绝缘层；图12中黑色箭头代表正电子；白色箭头代表负电子，仅有电子流动的为单极性管，有正负电子流动的为双极性管。

（2）IGBT工作原理  如图12所示，GTR是集电极C、基极B、发射极E三个电极，当B、E间通过一个小电流，则在C、E间有大电流流过，是电流放大电流的器件；MOSFET是漏极D、栅极G、源极S三个极，当G、S间施加一个电压，则在G、S间有大电流流过，是电压放大电流的器件；IGBT是集电极C、极栅G、发射极E三个极，当G、E间施加一个电压，则在C、E间有大电流流过，是电压放大电流的器件。
    IGBT通过栅极驱动电压来控制的开关晶体管，工作原理同MOSFET相似，区别在于IGBT是电导调制来降低通态损耗。GTR电力晶体管饱和压降低，载流密度大，但驱动电流也较大。MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。图13所示为两单元IGBT功率模块。

  （3）IGBT使用注意事项  
    由于IGBT模块为MOSFET结构，IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般仅能承受到20~30V，所以因静电而导致栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。因此，使用中要注意以下几点。
    ①在使用模块时，尽量不要用手触摸驱动端子部分，当必须触摸模块端子时，要先将人体或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后再触摸；在用导电材料连接模块驱动端子时，在配线未接好之前不要接上模块，应在良好接地的情况下操作。在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极最大额定电压，但栅极连线的寄生电感和栅极与集电极间的电容耦合，也会产生使氧化层损坏的振荡电压。为此，通常采用双绞线来传送驱动信号，以减少寄生电感。在栅极连线中串联小电阻也可以抑制振荡电压。
    ②在栅极和发射极间开路时，若在集电极与发射极间加上电压，则随着集电极电位的变化，由于集电极有漏电流流过，栅极电位升高，集电极则有电流流过。这时，如果集电极与发射极间存在高电压，则有可能使IGBT发热乃至损坏。
    ③在使用IGBT的场合，当栅极回路不正常或栅极回路损坏时（栅极处于开路状态），若在主回路上加上电压，则IGBT就会损坏，为防止此类故障，应在栅极与发射极之间串接    一只10kΩ。
    ④在安装或更换IGBT模块时，应十分重视IGBT模块与散热片的接触面状态和拧紧程度。为了减少接触热阻，最好在散热器与IGBT模块间涂抹导热硅脂，安装时应受力均匀，避免用力过度而损坏。
    ⑤一般散热片底部安装有散热风扇，当散热风扇损坏散热片散热不良时将导致IGBT模块发热，从而发生故障。因此对散热风扇应定期进行检查，一般在散热片上靠近IGBT模块的地方安装有温度感应器，当温度过高时报警或停止IGBT模块工作。
   （4）IGBT管极性测量判断极性时，首先将万用表拨在R×1k挡，用万用表测量时，若某一极与其池两极阻值为无穷大，调换表笔后该极与其池两极的阻值仍为无穷大，则判断此极为栅极G。其余两极再用万用表测量，若测得阻值为无穷大，调换表笔后测量阻值较小，则在测量阻值较小的1次中，红表笔接的为集电极C，黑表笔接的为发射极E。
   （5）如何检测判断IGBT管的好坏  IGBI管的好坏可用指针式万用表的R×1k挡来检测，或用数字万用表的“二极管”挡来测量PN结正向压降进行判断。检测前先将IGBT管三只引脚短路放电，避免影响检测的准确度；然后用指针万用表的两支表笔正反测G、E两极及G、C两极的电阻。正常G、C两极与G、E两极间的正反向电阻均为无穷大；内含阻尼二极管的IGBT管正常时，E、C极间均有4kΩ正向电阻。
    最后用指针万用表的红笔接C极，黑笔接E极，若所测值在3. 5 kΩ左右，则所测管为含阻尼二极管的IGBT管；若所测值在50kΩ左右，则所测IGBT管内不含阻尼二极管。对于数字万用表，正常情况下，IGBT管的C、E极间正向压降约为0.5V。
    综上所述，内含阻尼二极管的IGBT管检测，除红黑表笔连接C、E阻值较大，反接阻值较小外，其池连接检测的读数均为无穷大。测得IGBT管三个引脚间电阻均很小，则说明该管已击穿损坏；维修中IGBT管多为击穿损坏。若测得IGBT管三个引脚间电阻均为无穷大，说明该管已开路损坏。

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