电动汽车里的逆变器和IGBT是如何工作的?

2020-08-26 10:28焉知新能源汽车
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IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品;封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上;

IGBT模块具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点;当前市场上销售的多为此类模块化产品,一般所说的IGBT也指IGBT模块;随着节能环保等理念的推进,此类产品在市场上将越来越多见;

IGBT是能源变换与传输的核心器件,俗称电力电子装置的“CPU”,作为国家战略性新兴产业,在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。

作为基本的物理学常识,我们知道:

电动汽车里的动力电池Pack输出的电是直流电,

而驱动汽车运动的电机里的电流是三相交流电。

那么问题来了,动力电池Pack里的直流电是如何转为三相交流电,最后变成汽车行驶所用的机械能呢?

这个时候一个叫做逆变器的工业产品出现了。

下图:Tesla Model S 双电机的逆变器



下图:Tesla Model S 双电机逆变器的爆炸图


其中:

①:Control board ;

②:Aluminium shield

③:Phase current sensor ferrite ring;

④:Gate driver board ;

⑤:Phase busbars ;

⑥:Heat sinks ;

⑦:TO-247 package IGBTs ;

⑧:IGBT clips ;

⑨:DC-link capacitors

而IGBT则是逆变器里的核心电子器件,重要性类似电脑里的CPU。

IGBT:(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管




较为典型的IGBT模块



全球IGBT的主要制造商


可以看出目前IGBT主要被德国,美国和日本人所掌控。


分享下面这个视频,对于逆变器和IGBT的工作原理,讲解的比较清楚。       


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