汽车电动汽车里的逆变器和IGBT是如何工作的?


来源 |智享新动力
导读: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

汽车电动汽车里的逆变器和IGBT是如何工作的?
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Model S(参数|图片) 双电机的逆变器

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下图:Tesla Model S 双电机逆变器的爆炸图

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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:

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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 。

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【汽车电动汽车里的逆变器和IGBT是如何工作的?】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 。