电动汽车技术充满了行话,而逆变器是一个比大多数作物收获更多的术语。逆变器是潜伏在任何电动汽车皮下的最重要组件之一,这是因为如果没有它,任何电动传动系统中的电动机和电池将完全不兼容。
英国公司Equipmake制造了我们最近看过的创新型高速安培EV电动机,该公司还开发了一种体积更小,重量更轻,效率更高的逆变器,该逆变器可从电池中获得更大的收益。
所有电池都产生并接受直流电(DC),即一种向一个方向流动的电荷。DC是所有小型电动机(例如玩具或低压家用产品中的电动机)都可以正常运行的直流电动机,它可以直接连接到电池。
另一方面,交流电(AC)会周期性地反转方向。在英国的家用电源中,它每秒进行50次(50Hz)。EV电动机几乎全部使用工业高压三相交流电运行。
两者之间没有任何东西,电池就无法为电动机供电或从中回收电能,而这正是逆变器的用武之地。它将直流电荷转换为交流电荷以驱动电动机,然后在再生制动时将其反过来。
逆变器的一项同样重要的工作是控制电动机中静态线圈的开关,以产生旋转磁场(例如旋转木马)来旋转电动机的转子。切换的时间会改变,以调整交流电的频率以控制电动机的速度。从这个意义上讲,逆变器的工作与内燃机中定时燃油喷射和点火系统类似。
逆变器每秒需要切换电荷数千次,在此过程中可能会损失能量。传统上,逆变器的组成部分是硅功率晶体管,称为绝缘栅双极型晶体管(IGBT),可将电流切换至每秒约20,000次(20kHz)。
Equipmake的逆变器基于一种新型的碳化硅mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管),能够以高达80kHz的速度开关电荷。更高的开关速度不仅对于驱动某些EV应用中使用的较小的高速电机很重要,而且功率密度会随着开关速度的增加而提高。
尽管目前仍未普及,但由于成本高昂,基于mosfet的新型逆变器技术不仅效率更高,而且体积更小,重量更轻。通常,现代IGBT逆变器的功率重量比为40kW / kg,而新型mosfet设计可以提供100kW / kg的功率-考虑到为优化电动汽车以扩大范围而付出的巨大努力,这是一个巨大的数目。
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