基于SiC器件的電動汽車驅動效率的提高

目前，電動汽車推進驅動的新興研究課題之一是其部件效率的提高，即推進電機和相關逆變器的研究。本文著重于逆變器的效率，并分析了用碳化硅（SiC）金氧半場效晶體管（MOSFET）替代硅（Si）絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）器件后的效果。為此，本文首先推導出逆變器電壓-電流要求下推進電機的工作轉矩-轉速平面。然后，將MOSFET和續流二極管進行集成制定了電機供電周期內逆變器功率損耗的適當模型。通過電壓、電流和器件功率損耗，計算出硅（Si）絕緣柵雙極型晶體管和碳化硅（SiC）金氧半場效晶體管逆變器的效率圖，并在轉矩-轉速平面上進行比較。其中Si IGBT逆變器的結果由市場上銷售的C型小型電動汽車的測量提供，而SiC MOSFET逆變器的結果則通過專用的測試臺進行測試提供。最后，通過計算電機效率來計算推進驅動的整體效率。本文主要對基于SiC MOSFET的效率提高進行了定量評估。

本文將逆變器的電壓-電流和電機轉矩-轉速構造函數，得出兩種器件的功率損耗模型。并通過SiC MOSFET逆變器的效率結合推進電機的效率來確定推進驅動的總體效率。該結果適用于市場上銷售的C型緊湊型電動汽車的研究案例，其中在在轉矩-轉速平面的某些區域，其效率的提高高達5%。