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汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸電流之“共模電壓”
近幾年國內(nèi)新能源汽車發(fā)展迅猛，在《2021-2035年我國汽車產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃和預(yù)測》中，到2025年新能源汽車產(chǎn)量要達(dá)到640萬臺(tái)，滲透率要達(dá)到20%以上。2022年我國新能源車銷量688.7萬輛，滲透率達(dá)到了了25.6%，可以說遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了2025年的規(guī)劃和預(yù)測。各車企在追求極致的動(dòng)力性能。
電驅(qū)系統(tǒng)是新能源車的關(guān)鍵部件，決定著整車的動(dòng)力性能，電驅(qū)系統(tǒng)中的逆變器是把電池的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)槿嘟涣麟?，?qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行工作。其原理是由逆變系統(tǒng)中的功率模塊（IGBT或Mos）產(chǎn)生脈寬調(diào)制（PWM）輸出矩形脈沖電壓，通過一系列等幅值不等寬的脈沖電壓組合，來等效正弦電壓。如圖1所示。
圖1 PWM控制原理
近來隨著電驅(qū)系統(tǒng)的高速化、高壓化發(fā)展，軸承電腐蝕的情況越來越值得電驅(qū)工程師警惕，軸承經(jīng)過電腐蝕后，首先表現(xiàn)出來的是NVH的惡化，隨后軸承發(fā)熱，最終軸承失效。
軸電流的產(chǎn)生機(jī)理已經(jīng)在很早之前就被發(fā)現(xiàn)了，早期隨著制造技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)磁路平衡能夠很好的保證，軸電壓軸電流的影響越來越小，但隨著逆變器的使用，軸電壓和軸電流的因素就凸顯出來。
相比正弦波控制，采用逆變器PWM控制時(shí)中性點(diǎn)的電壓不再為0，這個(gè)電壓被稱為共模電壓。圖2展示了電驅(qū)系統(tǒng)圖。
圖2 電驅(qū)系統(tǒng)圖
根據(jù)IGBT的開關(guān)狀態(tài)，可以計(jì)算出表1和圖3的的共模電壓值。
表1 共模電壓值
圖3 共模電壓值
逆變器功率模塊的開關(guān)頻率從幾千Hz到10kHz或以上，在開關(guān)管頻繁開通和關(guān)斷的過程中，由于任意時(shí)刻三相電壓不為0，所以驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組中存在高頻的共模電壓。由于在電機(jī)中存在雜散電容，在高頻共模電壓下，形成了低阻抗的共模通路，這樣就在軸上形成了軸電流。
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