神行问答183：

新能源汽车电机控制器母线电容容值如何计算？

参考答案：

参考答案1：

车用DC-Link薄膜电容器主要参数估算

1)电容器组电压的选择

车用控制器的母线电压除了正常的纹波电压波动，还包括IGBT开关和闭合时由于电流激烈变化产生尖峰电压和电机反转时产生的反向电压。根据目前市场上的主要应用信息，总结如下：

300V～350V的电池组一般选择额定电压为450V或500V的膜电容器；

350V～400V的电池组一般选择额定电压为500V、550V或600V的膜电容器；

450V～550V的电池组一般选择额定电压为700V、750V或800V的膜电容器；

550V～650V的电池组一般选择额定电压为850V或900V的膜电容器。

2)电容器组容量的计算

车用控制器应用中，直流母线电容器是以IGBT的载波频率来完成充放电的。假设控制器输出的最大功率为P，电路为典型的三相全桥拓扑设计：

W=P/(2f)   (1)

f: IGBT开关频率。

电容器一个开关周期内释放的能量为：

Q=1/2×C(U+∆u)^2-1/2×C(U-∆u)^2=2CU∆u  (2)

U: 直流母线电压；

△u：母线纹波电压。

极端情况下：Q=W时，电容最大容量为C_max, 当Q=W/2能量时，电容最大容量为C_min；

Cmax=P/(4×f×U×∆u)  (3)

Cmin=P/(8×f×U×∆u)   (4)

3)纹波电流的计算纹波电流是指流经直流母线电容器的交流电流。三相变频器的输出电流为三相正弦基波电流与高频谐波电流的叠加，二者均会在直流母线侧产生相应的纹波电流。直流母线电容器的纹波电流矢量表达式：Id = Ib + Ic。其中Ib为电池组输出的直流电流，Id为逆变单元的输入电流，包含直流和交流分量， Id= Id-dc + Id-ac。由于电池组输出的直流电流直接供给了桥臂，可认为Id-dc= Ib，〖I_c〗^2=〖I_d〗^2-〖I_(d-dc)〗^2，最终推导得：

I_d=I_rms×√[2m{√3/4π+cos^2∅(√3/π-9/16 m)}]   (5)

公式中：

Id为母线上总电流有效值；

Ic为流过直流母线电容器的纹波电流；

m为调制比；

I_rms为逆变器输出的相电流有效值；

φ为相移角。

当φ=0，m≈0.613时，可得到直流母线电容器纹波电流的最大有效值：Ic,max≈0.65Irms   (6)

通过上述分析可以得出，车用控制器的直流母线电容器纹波电流大小正常来说不会大于0.65倍的相电流有效值。

参考答案提供者--驱动视界专家群：郑州智驱-白学森

参考答案2：

新能源汽车电机控制器母线电容容值如下：

C=ΔI/(2*ΔU*f*π)

C：母线电容容值；

ΔI：直流纹波电流(取最大输出电流的0.65倍)；

ΔU：母线电容纹波电压(一般取额定电压的1～2)；

f：载波频率。

参考答案提供者--驱动视界学员2群：比亚迪-龚梦均

参考答案3：

设电机控制器最大输出功率为P、开关频率f，直流母线电压为u、纹波电压为Δu，母线电容为c；另外，在一个PWM周期内，设母线提供能量为w且母线电容提供的能量为q，则：

w=p/(2f)且q=1/2*c(u+Δu)2-1/2*c(u-Δu)2=2*c*u*Δu，极端条件下，由q=w得到cmax=p/(4*f*u*Δu)，一般而言Δu=u*2.5%，cmax=p/(4*f*u*u*2.5%)，实际应用中，q=w/2，则cmin=p/(8*f*u*u*2.5%)，综上电机控制器母线电容主要与电机控制器最大输出功率p、开关频率f及直流母线电压有关，选取母线电容值可根据c=p/(8*f*u*u*2.5%)计算并根据成本及体积综合考虑而定。

参考答案提供者--驱动视界学员2群：智车优行-王根意