联合电子 联合电子电驱系统软件详解

作为中国优秀的汽车零部件供应商，联合电子致力于为用户提供先进的新能源汽车电驱动产品。同时，联合电子利用软件功能提高电驱动系统的性能。

可变开关频率控制技术

在电传动控制系统中，开关频率的选择是一个很大的难点。如果选择较高的开关频率，电流波形和母线电压波形的平滑度较好，听觉噪声较小，但功率损耗较大，效率变低，电磁兼容性变差。如果选择较低的开关频率，可以降低逆变器损耗，提高效率，增加逆变器的最大电流容量，提高EMC性能。但如果设置不好，可能会影响电流波形和母线电压波形的平滑度，使电机产生难听的噪音。

应该选择多少开关频率？别纠结了！联合电子开发了变频控制策略，根据不同的工况进行理论计算，选择最合适的开关频率，将逆变器电压和电流纹波控制在合理的范围内。

图1不同开关频率下的逆变器温度

变频控制策略具有以下优点:

降低逆变器损耗提升逆变器效率最大电流输出能力得到提升

实验证明，在城市道路较多的中低速条件下，采用变频开关频率控制算法，逆变器效率最高可提高5个百分点，同时逆变器的最大电流容量和电磁兼容性能也有所提高。

过调制区的开关优化技术

现在你可能会问，基速区效率提高了。高速公路上跑多了放弃治疗的高速工况怎么办？答案当然是否定的！再看看联合电子的第二个法宝，先进的渐进式过调制策略。由于IGBT最小开关时间的限制，如果采用传统的SVPWM(矢量脉宽调制在空之间)，过调制区的输出与空的比值无法达到100%，IGBT的无效开关将会增加。另一方面，即使采用六步控制，也会出现SVPWM和六步控制切换不顺畅的问题。

联合电子公司开发了一种全新的调制算法。在过调制区，输出与空的比值可以达到100%，减少了大量无效开关，可以实现六步控制的平滑切换。经过验证，新算法大大减少了无效开关的数量，提高了电压利用率，增加了最大功率，减小了弱磁电流，大大提高了电力电子控制器(PEU)在高速区域的效率。实验数据表明，在高速区最高效率可提高2~3个百分点，尤其是PEU最高效率可提高1个百分点。

逆变器的效率在全速范围内得到优化，提高了产品的核心竞争力，在保证控制质量的同时，还提高了NVH和EMC性能，保证并提高了逆变器的输出容量，节约了硬件成本。过调制区开关优化技术与变频开关技术相结合，可使高效率区面积(效率> 90%)增加约3个百分点，NEDC条件下平均效率约为3个百分点，逆变器最高效率达到99%。

图2具有非过调制和变频控制的电驱动系统的效率图

图3过调制和变频控制的电驱动系统效率图

温度估计模型

尽管已经开发了许多新的算法来减少损失和提高效率，但是没有精确的温度估计，PEU不能最大化其输出能力。IGBT模块是逆变器的核心器件。IGBT芯片温度过高会导致寿命缩短，甚至立即失效。逆变器的电流输出能力与IGBT模块的温度直接相关，并受其制约。虽然设置了NTC传感器，但它离芯片较远，动态响应也远远落后于芯片温度，因此很难估计温度。

但是联合电子拥有宇宙中最精确的温度模型，所有工况下结温估计误差都在3度以内！只有实时准确地获得IGBT芯片温度，才能可靠地保护PEU，最大限度地动态释放PEU的最大电流容量。联合电子建立了IGBT电源模块的电气模型，实时计算当前工况下的功耗，建立了完整的模块与水路的流固耦合热模型，并根据功耗实时计算IGBT、二极管芯片和冷却液的温度。控制系统根据IGBT、二极管芯片和冷却液温度动态限制最大电流，实现精确保护和释放最大电流。电源模块的电气模型实时计算当前工况的母线电流。

优点如下:

提升PEU最大电流能力、性能潜力；提升低速区域温度精度及动态特性；提高热保护的可靠性；节省水冷温度传感器，获得的冷却液温度用于整车热管理；节省电流传感器，计算的母线电流可用于PEU诊断和整车应用。

六相电机控制

引入各种法宝，提高三相电机的效率和功率密度。有人会说三相电机功率密度高是有前提条件的。如何实现低输入电压高功率输出？联电推出多相控制方案——六相电机控制。与传统三相电机相比，双三相电机可以大大降低相电流额定值，削弱母线电流纹波，降低转矩纹波，提高系统效率。优秀的容错性能可以提高系统的可靠性。但由于两个定子绕组之间耦合严重，电感磁链空之间谐波显著，存在较大的电流谐波，给控制带来很大困难，降低系统效率。

图4双三相永磁同步电机驱动系统拓扑

具有以下优点:

六电机控制策略具有控制鲁棒性好、动态性能好、稳态电流波动小等优势，提升了控制器性能。配合谐波抑制算法，进一步提升了电流品质，减小电流波动及一定程度抑制转矩脉动。

图5无谐波抑制的控制效果

图6添加谐波抑制控制的效果

总结

联合电子利用先进的软件技术，提高了电驱动产品的效率和保护能力。新增的可变开关频率控制、过调制开关优化技术和温度预估模型，可以在不增加产品硬件成本的情况下，提高逆变器的最大效率和热保护的可靠性。先进的六相电机控制技术为电力驱动产品的高功率密度输出提供了很好的解决方案。

联合电子将继续利用自身的技术积累，积极探索新技术，并将其应用于提高产品效率和功率密度。不断努力提高最终用户的满意度。