HEV系统的主要部件：马达与逆变器详解

　　图3是HEV用马达的实例。虽然在照片上无法判断，但该马达采用的是IPM转子。

逆变器的整体结构与功能

　　逆变器的作用是利用与主电池的直流电源桥接的6个功率元件，将直流电转换为三相交流电，向马达供电（图4）。在这里，功率元件是指IGBT（绝缘栅型双极晶体管）与二极管（续流二极管）的组合。其控制原理如下。

　　首先，HEV和ECU根据显示驾驶员油门踏板操作量的油门开度指令计算出所需的驱动转矩，发出IGBT的驱动信号。此时，根据电压相位与转子位置的关系求出的转矩不固定，因此需要以检测转子位置能够获得最大转矩为前提，确定通电的时机。

　　IGBT的驱动使用PWM（脉宽调制）控制，工作方式是从功率元件输出电压可变的正弦波三相交流电，控制驱动转矩。

3相交流的生成原理

　　下面来介绍形成可变电压正弦波的3相交流原理。比较图5中相差120度相位的正弦波的电压指令和三角波，形成图4所示的位于U/V/W各相的2个IGBT的开/关信号后，相电压VU/VV/VW会转变为相位相差120度的正弦波状脉冲电压（各脉冲的平均电压变化为正弦波状）。

　　由于电压指令振幅的改变，脉冲的开/关比将发生变化，电压值随之改变。到此为止，电流只在开时流经马达，关时流经并联的二极管。这样即可向马达通入连续的正弦波电流。另外，提高三角波的频率虽然可以抑制马达电磁噪声和电流纹波，但会增加功率元件的损耗，因此频率通常设定为5k～10kHz。

图4：逆变器的结构

由6个功率元件（IGBT与二极管组合而成）和电容等构成。

图5：三相交流的生成原理

首先比较相位相差120度的正弦波电压指令与三角波，生成IGBT的开/关信号。