电动汽车模块化多电平逆变器设计与控制



电动汽车模块化多电平逆变器设计与控制

电动汽车动力传动系统结构建立在电池组反馈的两电平逆变器基础上，低电压电池单元串联以达到逆变器要求电压（如130～300V）。电池串联表示各个电池单元电流相等，然而漏电流、电池单元结构的不同导致电压分配不均和电池荷电状态不相符，出现部分电池单元过早完全放电现象。电池单元过充或充电不足导致电池使用寿命缩短，降低电动汽车续驶里程。因此，主动或者被动电池管理系统成为电动汽车电池组的重要组成部分。主动电池管理系统通过电阻分流消除高SOC电池单元的多余能量以平衡电压；主动电池管理系统具有成本和复杂性低等特点，但能量损失大、平衡率低（每小时1%SOC）。主动电池管理系统利用带有可控开关的回路重新分配电池单元能量。各个电池单元通过开关与飞跨电容连接，飞跨电容作为能量缓冲器吸收过充电池单元电能并传递给充电不足电池单元。电量平衡方法可以提高电池主动管理系统的平衡率和效率，但成本和系统复杂度也相应增加。

大部分电动汽车传动系统采用标准双向直流-直流转换器连接电池组和牵引逆变器，以减少串联电池单元的数量。但是，转换器线圈增加系统总体质量、效率低，线圈热损失限制电池管理系统工作温度。多电平逆变器具有嵌入式电化学单元，其能量来源于内部子模块，克服了传统电池管理系统的缺点。多电平逆变器因其输出电压和电流的谐波总失真度低及平衡率较高而成功应用于电动汽车。

刊名：IEEE Transactions on Power Electronics（英）

刊期：2016年第31期

作者：Mahran Quraan et al

编译：王琳琳