本文详细探讨了机器学习架构（ML）在电动汽车逆变器中的优越性，特别是3L-T和3L-NPC逆变器相较于传统2L逆变器的诸多优势。在电动汽车牵引系统中，逆变器不仅需要满足高效能，还需处理总谐波失真（THD）、电磁干扰（EMI）以及轴承电流等问题。以下是本文的关键要点总结：

1. ML架构的优点

• 更高效率与性能：ML逆变器通过降低THD和共模电压（CMV）水平，显著提高了功率密度和效率，同时优化了热性能与EMI表现。

• 组件优化：基于碳化硅（SiC）技术的ML逆变器展现出更低的传导损耗和开关损耗，从而改善了系统整体效率。

• 减少轴承电流问题：ML逆变器生成更正弦的输出波形，降低轴承电流对轴承寿命的影响。

2. 2L与3L逆变器拓扑对比

2L逆变器：

• 输出电压选项仅限正母线和负母线，谐波失真高，开关损耗和噪声较大。

• 适用于较低功率和简单结构的应用。

3L-T逆变器：

• 组件数量少，传导损耗低。

• 在低频操作中效率更高，但阻断电压能力略低。

• 适合中低频电动汽车应用。

3L-NPC逆变器：

• 多电压输出（正、负、中性点），输出波形接近正弦。

• 散热与高频性能更优，适合高功率转换需求。

• 钳位二极管设计增加了复杂性，但改善了效率和EMI表现。

3. 电动汽车牵引模型与仿真工具

• 电机选择：以150kW的永磁同步电机（PMSM）为例，结合逆变器进行建模。

• 效率计算：PSIM工具用于仿真系统性能，关键参数包括导通电阻、开关频率和温度系数。

• 器件选择：2L逆变器采用1200V SiC MOSFET，而3L-T和3L-NPC更适合使用650V SiC器件以降低成本和提高效率。

4. 效率与性能比较

• 低速高效：在1000-3000 rpm范围内，3L-T逆变器的效率比2L高出2.62%。

• 高扭矩适应性：3L-NPC逆变器在高扭矩（>150Nm）条件下表现优异。

• 高频表现：在高速（7000-12000 rpm）下，三种拓扑效率差异较小，但ML逆变器更平滑的输出降低了振动和噪声，提高了舒适性。

5. EMI与CMEMI分析

• 共模干扰（CMEMI）：

• ML逆变器在高开关频率下显著降低了EMI噪声。

• 3L-T逆变器在50kHz下的CMEMI比2L低15-50 dBμV，展示了更优的噪声控制性能。

• 寄生电容的影响：寄生电容的设置直接影响CMEMI噪声水平，ML架构在降低寄生电流泄漏方面表现卓越。

结论

ML逆变器架构的出现，为解决电动汽车逆变器中存在的效率、EMI和轴承电流问题提供了有效解决方案。尤其是3L-T和3L-NPC逆变器，在中高功率应用场景中展示了显著的性能提升，未来有望成为电动汽车行业的重要技术基础。