1 引言
隨著近幾年汽車保有量的快速增加，汽車能源消耗增長呈現加速趨勢，進一步加劇了我國石油供需矛盾。在當前石油資源日益緊張，價格不斷攀升的國際形勢下，混合動力汽車作為解決汽車節能、降低排放的汽車工業新技術，具有低污染和低油耗的特點，成為國際、國內汽車發展的新熱點^[1]。電機驅動系統作為混合動力汽車中的主要部分，其性能直接決定了汽車的行駛性能、尾氣排放量以及汽車的續航路程，在混合動力汽車中起著至關重要的作用。

本系統選用分立式的大功率igbt作為開關器件，由于其在開通關斷時需要瞬間大電流，故選用concept公司的scale系列驅動模塊2sd106ai-17，其驅動能力強，隔離效果好，并具有完善的保護電路，將此系統用于混合動力汽車用內置式永磁同步電機（ipmsm）的驅動，實驗證明該模塊有較好的驅動能力和較強的可靠性。

2 2sd106ai-17驅動模塊簡介及具體應用設計

2sd106ai-17是瑞士concept公司生產的scale系列驅動模塊之一，其可靠性高、使用壽命長，主要應用于電機驅動技術、dc/dc變換器等需要驅動大功率igbt和mosfet的系統。它具有很強的驅動能力，最高驅動電流可達±6a，內部集成了短路和過流保護電路、欠壓監測電路，僅需+15v電源供電，開關頻率可高達100khz。與ipm集成驅動模塊相比，需要更少的外部器件，還可以選擇兩種不同的工作模式，實現兩個單管和半橋驅動。

2.1 驅動模塊簡介
圖1為2sd106ai-17的內部結構框圖，它由電子接口ldi，脈沖變壓器，智能柵極驅動igd和+15v dc/dc電源組成。外部控制器輸入的pwm信號首先進入ldi單元，由ldi模塊進行編碼處理進而通過脈沖變壓器送到igd單元，脈沖變壓器用于驅動信號的電氣隔離，igd單元接收到編碼后的脈沖信息，將其解碼成原始的pwm信號，然后進行放大，用于觸發外接的功率半導體器件。同時，igd模塊內部集成了保護電路，當檢測到igbt發生短路和過流故障時，其狀態確認電路產生狀態信號送到ldi單元，進而在控制電路中得以處理^[2]。

2.2 應用電路設計
2sd106ai-17有兩種工作模式可供選擇，一種為直接模式，另一種為半橋模式。在半橋模式中，由scale驅動模塊內部產生所需的死區時間；而本文設計的系統中，選擇直接模式，其驅動電路設計如圖2所示，帶死區的pwm信號由控制芯片內部產生，mod輸入端接+15v，同時rc1和rc2接地，保證驅動處于直接模式。ina和inb為兩路pwm輸入端，
vl/reset通過一個上拉電阻接+15v，并通過一個5.1v的穩壓管in4733接地，實驗證明，當ina/b引腳直接輸入3.3v邏輯電平時，只有vl/reset引腳穩定在合適電壓時，驅動模塊才能正常工作。狀態輸出信號so1和so2獨立工作，控制器可以檢測到其錯誤狀態，并進行相應處理^[3]。


由上述驅動電路生成的兩路互補帶死區的pwm波形如圖3所示，此時示波器探頭衰減10倍，容易看出2sd106ai-17輸出的兩路驅動信號的幅值為±15v，死區時間由微控制器產生，軟件設定為6μs。

當微控制器采用svpwm調制技術時，2sd106ai-17其中一路輸出經rc濾波后的波形如圖4所示。svpwm波形是在正弦波的基礎上疊加了三次諧波，可以大大提高直流母線電壓的利用率，從而使電機的帶載能力得到加強。


3 系統設計
將以上設計的驅動電路應用于混合動力汽車電機驅動系統中，系統框圖如圖5所示，本系統采用西門康公司生產的型號為skm400gb128b的igbt作為開關器件，其集電極峰值電流可達400a。電流檢測采用lem公司的霍爾電流傳感器，電機轉子位置檢測選用日本多摩川公司的正余弦旋轉變壓器，及其配套的解碼芯片ad2s1200?？刂撇糠诌x用ti公司型號為tms320f2812的數字信號處理器作為核心控制芯片，采用基于svpwm的矢量控制技術作為ipmsm的控制策略。


實驗電機參數如下：磁極對數為8，額定電壓168v，額定電流200a，額定轉速3000r/min，額定轉矩120 n·m。
在電機空載試驗中，當ipmsm轉速在120r/min時，示波器衰減10倍測得a、b兩相之間的線電壓波形如圖6所示，從圖6中可以看出，線電壓波形畸變較小，波形較為理想。

4 結束語
本文介紹了以concept公司的scale系列驅動模塊2sd106ai-17為核心的驅動電路，并將其應用到本實驗室自主研發的混合動力汽車電機驅動系統中。經過實驗測試，驗證了2sd106ai-17驅動模塊的有效性，其較好的驅動能力適于車上的電機驅動系統。

作者簡介
李銘梔（1982-） 女 碩士研究生，主要從事電機驅動技術研究。

參考文獻
[1] 竇汝振,李磊,宋建鋒. 電動汽車用驅動電機系統的現狀及發展趨勢. 變頻器世界,2007
[2] 劉飛,韋克康,游小杰. 基于2sd106的igbt驅動電路設計與應用. 世界電子元器件,2007
[3] 2sd106aiapplication data sheet. concept inc,1999