电动汽车电力电子技术

本书基于作者多年从事电动汽车电力电子技术教学和科研工作积累的经验，面向电动汽车整车、关键部件的实际工程问题，系统阐述电力电子技术在电动汽车领域应用的理论基础、研究方法和共性问题。本书主要内容包括电力电子技术在电动汽车中的应用现状、特点和发展趋势，电动汽车电力电子器件的结构、原理与特性，电动汽车驱动电机系统与控制技术，电动汽车充电系统的组成、原理与控制技术，燃料电池汽车直流-直流变换器与控制技术，电动汽车低压直流-直流变换器与控制技术，电力电子技术在电动汽车中应用的共性问题。

前言
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 电力电子技术在电动汽车中的应用 4
1.3 电动汽车电力电子技术的特点和发展趋势 6
1.3.1 电动汽车电力电子技术的特点 6
1.3.2 电动汽车电力电子技术的发展趋势 7
参考文献 9
第2章 电动汽车电力电子器件 10
2.1 电动汽车电力电子器件概述 10
2.2 功率半导体材料 12
2.2.1 半导体中的电子状态和能带 12
2.2.2 禁带宽度与宽禁带半导体材料 14
2.2.3 本征半导体和杂质半导体 15
2.3 功率二极管 17
2.4 晶闸管 23
2.4.1 晶闸管的结构与触发 23
2.4.2 晶闸管的伏安特性与开关特性 24
2.5 功率金属-氧化物-半导体场效应晶体管 26
2.5.1 功率MOSFET的结构与原理 27
2.5.2 功率MOSFET的静态特性与开关特性 29
2.5.3 功率MOSFET的损耗 39
2.6 绝缘栅双极晶体管 41
2.6.1 IGBT的结构与原理 41
2.6.2 IGBT的静态特性与开关特性 44
参考文献 49
第3章 电动汽车驱动电机系统与控制技术 50
3.1 电动汽车驱动电机系统概述 50
3.1.1 驱动电机系统的构成 50
3.1.2 驱动电机系统的类型与特点 51
3.1.3 整车对驱动电机系统的技术要求 54
3.2 直流电机与控制技术 56
3.2.1 直流电机的结构与工作原理 56
3.2.2 直流电机的数学模型 58
3.2.3 直流电机的控制 59
3.3 无刷直流电机与控制技术 62
3.3.1 无刷直流电机的结构与工作原理 62
3.3.2 无刷直流电机的数学模型 64
3.3.3 无刷直流电机的控制 66
3.4 永磁同步电机与控制技术 70
3.4.1 永磁同步电机的结构与工作原理 70
3.4.2 永磁同步电机的数学模型 73
3.4.3 永磁同步电机的磁场定向控制 82
3.5 交流感应电机与控制技术 90
3.5.1 交流感应电机的结构与工作原理 90
3.5.2 交流感应电机的数学模型 91
3.5.3 交流感应电机的转子磁场定向控制 97
3.6 三相电压型逆变电路的空间矢量脉宽调制 107
3.6.1 空间矢量脉宽调制的基本原理 107
3.6.2 空间矢量脉宽调制的实现 111
3.7 开关磁阻电机原理与控制技术 114
3.7.1 开关磁阻电机的结构与工作原理 114
3.7.2 开关磁阻电机的数学模型 116
3.7.3 开关磁阻电机的控制 118
参考文献 121
第4章 电动汽车传导充电系统与控制技术 123
4.1 传导充电系统概述 123
4.1.1 传导充电系统的分类 123
4.1.2 传导充电系统的构成 124
4.2 充电系统中的整流电路 125
4.2.1 充电系统中的桥式不控整流电路 125
4.2.2 充电系统中的同步整流技术 127
4.3 充电系统中的功率因数校正电路 130
4.3.1 单相功率因数校正电路 130
4.3.2 三相功率因数校正电路 136
4.4 传导充电系统的控制 141
4.4.1 车载储能部件的充电模式 141
4.4.2 传导充电系统的控制方法 144
参考文献 145
第5章 电动汽车无线充电系统与控制技术 147
5.1 无线充电系统概述 147
5.1.1 无线充电系统的分类 147
5.1.2 无线充电系统的构成 148
5.2 耦合线圈的数学模型 149
5.2.1 双线圈系统的磁耦合关系 149
5.2.2 双线圈系统的数学模型与等效电路 150
5.3 耦合线圈的补偿与谐振电路 153
5.3.1 耦合线圈的串联-串联型补偿 153
5.3.2 耦合线圈的串联-并联型补偿 156
5.3.3 耦合线圈的并联-串联型补偿 157
5.3.4 耦合线圈的并联-并联型补偿 159
5.3.5 耦合线圈的“C-CC”型补偿 161
5.3.6 耦合线圈的“LCC-CCL”型补偿 162
5.4 耦合线圈的电能传输特性 164
5.4.1 耦合线圈系统的输出特性 164
5.4.2 耦合线圈系统的效率特性 165
5.5 无线充电系统的电磁安全性 167
5.6 无线充电系统的控制 169
参考文献 171
第6章 燃料电池汽车直流-直流变换器与控制技术 173
6.1 燃料电池汽车直流-直流变换器概述 173
6.1.1 燃料电池动力系统构型 173
6.1.2 燃料电池汽车直流-直流变换器的作用 174
6.1.3 燃料电池汽车直流-直流变换器的类型 175
6.2 单向直流-直流变换器主电路结构与控制 176
6.2.1 Buck变换器主电路结构与基本关系式 176
6.2.2 Boost变换器主电路结构与基本关系式 179
6.2.3 升降压型变换器主电路结构与基本关系式 181
6.2.4 高电压增益变换器主电路拓扑结构与基本关系式 183
6.2.5 功率分配与变换器被控量的选择 186
6.2.6 单向直流-直流变换器的建模与控制 188
6.3 双向非隔离型直流-直流变换器主电路拓扑结构与控制 196
6.3.1 双向非隔离型直流-直流变换器主电路的拓扑结构 196
6.3.2 双向直流-直流变换器的控制 197
6.4 直流-直流变换器的交错式主电路拓扑结构与控制 199
6.4.1 直流-直流变换器的交错式主电路拓扑结构 199
6.4.2 交错式电路拓扑结构直流-直流变换器的控制 203
6.5 寄生参数对变换器性能的影响 204
6.5.1 寄生参数对Buck变换器性能的影响 204
6.5.2 寄生参数对Boost变换器性能的影响 206
参考文献 208
第7章 电动汽车低压直流-直流变换器与控制技术 209
7.1 低压直流-直流变换器概述 209
7.2 全桥式低压直流-直流变换器 210
7.3 半桥式低压直流-直流变换器 212
7.4 低压直流-直流变换器的软开关技术 214
7.4.1 半桥式LLC谐振直流-直流变换器 214
7.4.2 有源钳位正反激直流-直流变换器 220
参考文献 223
第8章 电动汽车电力电子技术应用中的共性问题 224
8.1 电动汽车电力电子器件的驱动 224
8.1.1 驱动电路的作用与基本要求 224
8.1.2 驱动电压与栅极电阻的选择 228
8.2 电动汽车电力电子器件的保护 231
8.2.1 电动汽车电力电子器件的失效分析 231
8.2.2 电动汽车电力电子器件的保护方法 234
8.3 电动汽车电力电子器件的热管理 239
8.3.1 电动汽车电力电子器件热管理的作用 239
8.3.2 电动汽车电力电子器件的封装与影响 240
8.3.3 电动汽车电力电子器件基本传热方式 244
8.4 电动汽车电力电子部件的数字化控制 247
8.4.1 数字化控制系统的技术特征与研发流程 247
8.4.2 数字化控制系统的硬件电路 251
8.4.3 数字化控制系统的软件开发 261
8.5 电动汽车电力电子部件的电磁兼容问题 263
8.5.1 电动汽车电力电子部件的电磁噪声 263
8.5.2 静电放电对电力电子部件的影响 267
8.5.3 电动汽车电磁噪声的耦合途径 268
8.5.4 电动汽车电力电子部件电磁干扰的抑制 270
8.6 电动汽车多电力电子部件的集成 276
8.6.1 电动汽车多电力电子部件集成可行性分析 276
8.6.2 电动汽车多电力电子部件集成实例 278
8.7 电动汽车电力电子部件的测试与评价 282
8.7.1 电动汽车电力电子部件测试与评价内容 282
8.7.2 电动汽车电力电子部件测试与评价方法 284
参考文献 286