1 引言 隨著近幾年汽車保有量的快速增加，汽車能源消耗增長呈現加速趨勢，進一步加劇了我國石油供需矛盾。在當前石油資源日益緊張，價格不斷攀升的國際形勢下，混合動力汽車作為解決汽車節(jié)能、降低排放的汽車工業(yè)新技術，具有低污染和低油耗的特點，成為國際、國內汽車發(fā)展的新熱點[sup][1][/sup]。電機驅動系統(tǒng)作為混合動力汽車中的主要部分，其性能直接決定了汽車的行駛性能、尾氣排放量以及汽車的續(xù)航路程，在混合動力汽車中起著至關重要的作用。 本系統(tǒng)選用分立式的大功率igbt作為開關器件，由于其在開通關斷時需要瞬間大電流，故選用concept公司的scale系列驅動模塊2sd106ai-17，其驅動能力強，隔離效果好，并具有完善的保護電路，將此系統(tǒng)用于混合動力汽車用內置式永磁同步電機（ipmsm）的驅動，實驗證明該模塊有較好的驅動能力和較強的可靠性。 [font=黑體][size=18px][/size][/font] 2 2sd106ai-17驅動模塊簡介及具體應用設計[color=#800000][font=黑體][size=18px] [/size][/font][/color] 2sd106ai-17是瑞士concept公司生產的scale系列驅動模塊之一，其可靠性高、使用壽命長，主要應用于電機驅動技術、dc/dc變換器等需要驅動大功率igbt和mosfet的系統(tǒng)。它具有很強的驅動能力，最高驅動電流可達±6a，內部集成了短路和過流保護電路、欠壓監(jiān)測電路，僅需+15v電源供電，開關頻率可高達100khz。與ipm集成驅動模塊相比，需要更少的外部器件，還可以選擇兩種不同的工作模式，實現兩個單管和半橋驅動。 [b]2.1 驅動模塊簡介 [/b] 圖1為2sd106ai-17的內部結構框圖，它由電子接口ldi，脈沖變壓器，智能柵極驅動igd和+15v dc/dc電源組成。外部控制器輸入的pwm信號首先進入ldi單元，由ldi模塊進行編碼處理進而通過脈沖變壓器送到igd單元，脈沖變壓器用于驅動信號的電氣隔離，igd單元接收到編碼后的脈沖信息，將其解碼成原始的pwm信號，然后進行放大，用于觸發(fā)外接的功率半導體器件。同時，igd模塊內部集成了保護電路，當檢測到igbt發(fā)生短路和過流故障時，其狀態(tài)確認電路產生狀態(tài)信號送到ldi單元，進而在控制電路中得以處理[sup][2][/sup]。 [b]2.2 應用電路設計 [/b] 2sd106ai-17有兩種工作模式可供選擇，一種為直接模式，另一種為半橋模式。在半橋模式中，由scale驅動模塊內部產生所需的死區(qū)時間；而本文設計的系統(tǒng)中，選擇直接模式，其驅動電路設計如圖2所示，帶死區(qū)的pwm信號由控制芯片內部產生，mod輸入端接+15v，同時rc1和rc2接地，保證驅動處于直接模式。ina和inb為兩路pwm輸入端， vl/reset通過一個上拉電阻接+15v，并通過一個5.1v的穩(wěn)壓管in4733接地，實驗證明，當ina/b引腳直接輸入3.3v邏輯電平時，只有vl/reset引腳穩(wěn)定在合適電壓時，驅動模塊才能正常工作。狀態(tài)輸出信號so1和so2獨立工作，控制器可以檢測到其錯誤狀態(tài)，并進行相應處理[sup][3][/sup]。 由上述驅動電路生成的兩路互補帶死區(qū)的pwm波形如圖3所示，此時示波器探頭衰減10倍，容易看出2sd106ai-17輸出的兩路驅動信號的幅值為±15v，死區(qū)時間由微控制器產生，軟件設定為6μs。 當微控制器采用svpwm調制技術時，2sd106ai-17其中一路輸出經rc濾波后的波形如圖4所示。svpwm波形是在正弦波的基礎上疊加了三次諧波，可以大大提高直流母線電壓的利用率，從而使電機的帶載能力得到加強。 [b]3 系統(tǒng)設計 [/b] 將以上設計的驅動電路應用于混合動力汽車電機驅動系統(tǒng)中，系統(tǒng)框圖如圖5所示，本系統(tǒng)采用西門康公司生產的型號為skm400gb128b的igbt作為開關器件，其集電極峰值電流可達400a。電流檢測采用lem公司的霍爾電流傳感器，電機轉子位置檢測選用日本多摩川公司的正余弦旋轉變壓器，及其配套的解碼芯片ad2s1200?？刂撇糠诌x用ti公司型號為tms320f2812的數字信號處理器作為核心控制芯片，采用基于svpwm的矢量控制技術作為ipmsm的控制策略。 實驗電機參數如下：磁極對數為8，額定電壓168v，額定電流200a，額定轉速3000r/min，額定轉矩120 n·m。 在電機空載試驗中，當ipmsm轉速在120r/min時，示波器衰減10倍測得a、b兩相之間的線電壓波形如圖6所示，從圖6中可以看出，線電壓波形畸變較小，波形較為理想。 4 結束語 本文介紹了以concept公司的scale系列驅動模塊2sd106ai-17為核心的驅動電路，并將其應用到本實驗室自主研發(fā)的混合動力汽車電機驅動系統(tǒng)中。經過實驗測試，驗證了2sd106ai-17驅動模塊的有效性，其較好的驅動能力適于車上的電機驅動系統(tǒng)。 [b]作者簡介 [/b]李銘梔（1982-） 女 碩士研究生，主要從事電機驅動技術研究。 參考文獻[color=#800000][font=黑體][size=18px] [/size][/font][/color][1] 竇汝振,李磊,宋建鋒. 電動汽車用驅動電機系統(tǒng)的現狀及發(fā)展趨勢. 變頻器世界,2007 [2] 劉飛,韋克康,游小杰. 基于2sd106的igbt驅動電路設計與應用. 世界電子元器件,2007 [3] 2sd106aiapplication data sheet. concept inc,1999