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2SD106AI在混合动力汽车电机驱动系统中的应用

 2sd106ai-17驱动模块简介及具体应用设计 
   2sd106ai-17是瑞士concept公司生产的scale系列驱动模块之一，其可靠性高、使用寿命长，主要应用于电机驱动技术、dc/dc变换器等需要驱动大功率igbt和mosfet的系统。它具有很强的驱动能力，最高驱动电流可达±6a，内部集成了短路和过流保护电路、欠压监测电路，仅需+15v电源供电，开关频率可高达100khz。与ipm集成驱动模块相比，需要更少的外部器件，还可以选择两种不同的工作模式，实现两个单管和半桥驱动。

驱动模块简介
     图1为2sd106ai-17的内部结构框图，它由电子接口ldi，脉冲变压器，智能栅极驱动igd和+15v dc/dc电源组成。外部控制器输入的pwm信号首先进入ldi单元，由ldi模块进行编码处理进而通过脉冲变压器送到igd单元，脉冲变压器用于驱动信号的电气隔离，igd单元接收到编码后的脉冲信息，将其解码成原始的pwm信号，然后进行放大，用于触发外接的功率半导体器件。同时，igd模块内部集成了保护电路，当检测到igbt发生短路和过流故障时，其状态确认电路产生状态信号送到ldi单元，进而在控制电路中得以处理[2]。
 应用电路设计
     2sd106ai-17有两种工作模式可供选择，一种为直接模式，另一种为半桥模式。在半桥模式中，由scale驱动模块内部产生所需的死区时间；而本文设计的系统中，选择直接模式，其驱动电路设计如图2所示，带死区的pwm信号由控制芯片内部产生，mod输入端接+15v，同时rc1和rc2接地，保证驱动处于直接模式。ina和inb为两路pwm输入端，
     vl/reset通过一个上拉电阻接+15v，并通过一个5.1v的稳压管in4733接地，实验证明，当ina/b引脚直接输入3.3v逻辑电平时，只有vl/reset引脚稳定在合适电压时，驱动模块才能正常工作。状态输出信号so1和so2独立工作，控制器可以检测到其错误状态，并进行相应处理[3]。  

     由上述驱动电路生成的两路互补带死区的pwm波形如图3所示，此时示波器探头衰减10倍，容易看出2sd106ai-17输出的两路驱动信号的幅值为±15v，死区时间由微控制器产生，软件设定为6μs。
     当微控制器采用svpwm调制技术时，2sd106ai-17其中一路输出经rc滤波后的波形如图4所示。svpwm波形是在正弦波的基础上叠加了三次谐波，可以大大提高直流母线电压的利用率，从而使电机的带载能力得到加强。

系统设计
     将以上设计的驱动电路应用于混合动力汽车电机驱动系统中，系统框图如图5所示，本系统采用西门康公司生产的型号为skm400gb128b的igbt作为开关器件，其集电极峰值电流可达400a。电流检测采用lem公司的霍尔电流传感器，电机转子位置检测选用日本多摩川公司的正余弦旋转变压器，及其配套的解码芯片ad2s1200。控制部分选用ti公司型号为tms320f2812的数字信号处理器作为核心控制芯片，采用基于svpwm的矢量控制技术作为ipmsm的控制策略。 

     实验电机参数如下：磁极对数为8，额定电压168v，额定电流200a，额定转速3000r/min，额定转矩120 n·m。
     在电机空载试验中，当ipmsm转速在120r/min时，示波器衰减10倍测得a、b两相之间的线电压波形如图6所示，从图6中可以看出，线电压波形畸变较小，波形较为理想。

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