汽车驱动电机轴电流之“共模电压”

2023-03-01 09:03:53· 来源：RIO电驱动

近几年国内新能源汽车发展迅猛，在《2021-2035年我国汽车产业的规划和预测》中，到2025年新能源汽车产量要达到640万台，渗透率要达到20%以上。2022年我国新能源车销量688.7万辆，渗透率达到了了25.6%，可以说远远超过了2025年的规划和预测。各车企在追求极致

近几年国内新能源汽车发展迅猛，在《2021-2035年我国汽车产业的规划和预测》中，到2025年新能源汽车产量要达到640万台，渗透率要达到20%以上。2022年我国新能源车销量688.7万辆，渗透率达到了了25.6%，可以说远远超过了2025年的规划和预测。各车企在追求极致的动力性能。

电驱系统是新能源车的关键部件，决定着整车的动力性能，电驱系统中的逆变器是把电池的直流电转变为三相交流电，驱动电机进行工作。其原理是由逆变系统中的功率模块（IGBT或Mos）产生脉宽调制（PWM）输出矩形脉冲电压，通过一系列等幅值不等宽的脉冲电压组合，来等效正弦电压。如图1所示。

图1 PWM控制原理

近来随着电驱系统的高速化、高压化发展，轴承电腐蚀的情况越来越值得电驱工程师警惕，轴承经过电腐蚀后，首先表现出来的是NVH的恶化，随后轴承发热，最终轴承失效。

轴电流的产生机理已经在很早之前就被发现了，早期随着制造技术的发展，电机磁路平衡能够很好的保证，轴电压轴电流的影响越来越小，但随着逆变器的使用，轴电压和轴电流的因素就凸显出来。

相比正弦波控制，采用逆变器PWM控制时中性点的电压不再为0，这个电压被称为共模电压。图2展示了电驱系统图。

图2 电驱系统图

根据IGBT的开关状态，可以计算出表1和图3的的共模电压值。

表1 共模电压值

图3 共模电压值

逆变器功率模块的开关频率从几千Hz到10kHz或以上，在开关管频繁开通和关断的过程中，由于任意时刻三相电压不为0，所以驱动电机绕组中存在高频的共模电压。由于在电机中存在杂散电容，在高频共模电压下，形成了低阻抗的共模通路，这样就在轴上形成了轴电流。

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