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同步电机驱动器的硬件设计及失效分析
| 论文题名： | 同步电机驱动器的硬件设计及失效分析 |
| 关键词： | 电动汽车;同步电机驱动器;硬件设计;失效分析;可靠性 |
| 摘要： | 随着环境和能源问题的日益凸显，许多国家致力于电动汽车产业的发展。作为电动汽车的电机驱动部件，电机驱动控制器的研究受到广泛的关注。通过对电机驱动器国内外研究概况的总结和其控制原理的研究，确定了本文的设计方案和研究内容，设计了一款适合纯电动汽车的高效节能的电机驱动器，并对其可靠性进行分析。 本文主要从功率变换主电路、控制电路和驱动电路三个部分进行硬件分析。在功率变换主电路中，研究了逆变电路的工作原理，分析了母线电容对电压脉动和流过其纹波电流的影响；针对上电瞬间形成浪涌电流的问题，设计接触器与预充电电阻并联的预充电电路，提高驱动器的可靠性。在控制电路中，为了提高系统的效率和抗干扰能力，设计高速差分传输的CAN总线接口电路；基于旋变检测转子位置的原理，设计精简的旋变解码电路。在驱动电路中，从驱动能力的角度，加入乙类推挽电路；通过研究密勒电容引起IGBT的寄生开通的问题，采取适当的负栅极驱动电压；考虑IGBT的关断浪涌电压尖峰和开关损耗的折中关系，选择合适的栅极驱动电阻。通过采用以上技术，提高了电机驱动器的可靠性。 从功率主回路的失效、功率模块的散热和电磁干扰三个方面对电机驱动器进行详细的失效分析。研究了IGBT关断过程中产生浪涌过电压尖峰的问题，在电路中加入吸收回路进行抑制和吸收，并设计过压、过载和短路失效保护电路以保证高压逆变电路在异常状况下能及时关断IGBT；基于对功率模块的损耗计算，设计可靠的散热系统和过温失效保护电路，提高系统的稳定性；通过对电机驱动系统复杂的电磁干扰环境进行分析并采取抑制措施，提高系统的鲁棒性。 在Saber仿真软件环境下搭建电机驱动器中的主要驱动电路，验证了本课题设计的电机驱动器驱动电路的正确性，并搭建原理样机的实验装置，通过对电机驱动器关键单元的性能测试，验证了IGBT具有良好的开关特性以及设计的旋变解码电路的正确性。 |
| 作者： | 王赟莉 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李小清 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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