汽车逆变电源关键技术与趋势，平滑正弦波特性

　　新能源汽车相较于传统燃油车，其核心技术主要体现在“三电”系统上，即电驱、电池和电控。而在这其中，逆变器作为电动汽车的关键部件，发挥着举足轻重的作用。电驱系统由电机和逆变器组成，电机需要交流电来驱动，这也正是逆变器的重要性所在。

　　逆变器的关键作用

　　逆变器将直流电转换为交流电，以驱动交流电机。新能源汽车的驱动离不开电机，而电机的能量源自电池。值得注意的是，动力电池通常以直流电的形式储存，而电机则需要交流电来驱动。交流电机的工作原理要求其必须接受正弦波交流电才能正常旋转。然而，车载动力电池仅能输出直流电，因此需要逆变器将其转换为正弦波交流电。逆变器不仅负责这一转换，还对交流电机的转速和扭矩进行精准控制。简而言之，逆变器是实现DC到AC转变的关键设备，确保了新能源汽车的顺畅运行。

　　交流与直流的区别

　　为了深入理解逆变器的工作原理，我们有必要先探究车载动力电池的运作机制。

　　交流电(AC)：其电流大小和方向呈现周期性变化，广泛应用于生活和工业中，如220V民用电压和380V通用工业电压(注意，这些都属于危险电压范畴)。其基本形式为正弦电流，而我国交流电的标准频率已规定为50Hz。

　　直流电(DC)：其电流方向保持不变，不随时间发生改变。这种电流形式在各种生活小电器中都有广泛的应用，例如手电筒(使用干电池)和手机(使用锂电池)等。

　　逆变器的转换机制

　　正弦波的生成：其基础在于方波的演变。为了深入了解这一过程，我们首先聚焦于方波的形成原理。使用全桥逆变电路将直流电压转换为方波交流电压。

　　脉宽调制(PWM)：为了实现从方波到正弦波的转换，我们需要引入脉宽调制技术。其核心思想是，在保持开关固定频率的同时，根据需求在特定时刻产生更宽或更窄的脉冲，从而模拟出正弦波的特性。

　　重电压逆变技术

　　另一种方法是采用重电压逆变技术，通过在电路中引入电容和电感来进一步优化曲线平滑性。利用电容和电感平滑正弦波特性，提高精度。

　　散热问题与技术突破

　　随着逆变器支持电压的升高，其产生的热量也会增加。因此，解决逆变器中IGBT模块的散热问题变得尤为关键。这是提升充电效率的关键挑战，而日本丰田在这方面的研究已经相当深入，例如他们采用了加硅碳技术来应对这一问题。

　　逆变器对企业的影响

　　此外，逆变器的性能对电机性能产生直接影响，已成为新能源汽车企业的核心技术焦点。逆变器技术的突破，类似于燃油车时代的变速箱技术，将成为新能源汽车产品的核心竞争力。随着新一代半导体功率器件的发展，IGBT和SiC技术脱颖而出，成为未来电机控制系统和充电桩的关键技术。IGBT作为逆变器模块的核心，负责将动力电池的直流电转换为交流电，为驱动电动机提供动力。其成本约占新能源汽车电机驱动系统及车载充电系统的一半，性能对整车能源利用率产生直接影响。而SiC功率器件，以其低损耗(约为Si器件的50%)优势，主要应用于电动车逆变器等驱动系统的小型轻量化改进。

　　内容来源：揭秘新能源汽车逆变器的关键技术与发展趋势