定制的电流传感器使高功率密度电动汽车逆变器

　　LEM HAH1电流传感器

　　LEM对Danfoss DCM模块的HAH1电流传感器的定制设计是高功率汽车应用中DC，AC或脉冲电流电子测量的一系列单相产品的一部分。 HAH1具有出色的精度，非常好的线性和低热偏移。

　　HAH1的自定义版本的设计目的是地减少占地面积，并使用Press-Fit Pins和集成的螺母简化了控制器板的组装过程，以便于训练有车。

　　图2：HAH1原型特征

　　个传感器原型是用于用于在评估平台中易于使用的AC末端连接的。对于串联生产，可以考虑使用焊接的AC末端的变体。

　　增强的应用程序套件

　　先前引入了DCM1000应用程序套件，包括参考门驱动器，适合直接液体冷却的合适的散热器和DC CAP库[3,4]。通过集成定制的LEM电流传感器，开发了应用程序套件的增强版本，以证明开发的当前传感解决方案的好处。电路还通过第二代低电感直流帽库进行了更新。

　　该套件包含所有必要的功能，以作为双脉冲和逆变器级测试的演示器运行。

　　图3：增强的DCM1000应用程序套件包含定制LEM HAH1电流传感器图3：增强的DCM1000应用程序套件包含定制LEM HAH1电流传感器当前传感器的信号引脚直接压入栅极驱动器PCB中，这大大简化了互连并消除了昂贵且不可靠的电缆连接。

　　在我们的参考设计中，电流传感器由每个模块的高层门驱动器通道提供动力。 HAH1传感器的输出电压用绝缘的Δ?-ADC转换在栅极驱动器板上，并将数字bitstream发送到通用的3相逆变器控制板连接器。其他没有其他信号绝缘的实现也可能取决于控制卡体系结构。

　　机械方面

　　该传感器的外壳设计用于在Power Converter系列生产中易于实现。诸如按压拟合引导销，拟合式反击元件和用于螺钉反扭矩的底钉之类的功能允许无缝组装功率堆栈。

　　与非电流感应版本相比，DCM模块的AC末端仅扩展了8mm，以适合HAH1传感器。将当前传感器合并到模块附近，可以实现非常紧凑的逆变器设计。

　　图4：自定义HAH1传感器的后侧3D视图

　　功率密度

　　表1显示了两个电压类别可用的应用程序套件的机械和电气规格。组件及其几何形状经过特殊优化，并设计为具有高功率密度，化寄生型电感的插头和播放SIC就绪的解决方案，并在连续的高频操作过程中证明了高热性能。

　　表中所述的功率密度是指DC链接电压的EV驱动周期和650ARMS的电流的真实测试数据，同时监测连接温度并保持在TJMAX以下，并保持在TJMAX以下，并具有足够的安全余量。

　　测试硬件

　　在Phaseleg测试仪配置中测试了增强的DCM1000应用程序套件，在该配置中，两个外相通过电感器连接到内部相位，即所测试的设备。

　　测试已使用以下电气参数：f_sw = 10kHz，f_fundamental = 50Hz，pf = 1，i_dut，rms = 600a。

　　LEM LF510-S闭环电流传感器用作性能参考。图5显示了正弦调制电流的测试结果。 HAH1传感器与Δ?-ADC和拆卸过滤器一起提供了干净的电流信号。 SINC3过滤后的Δ?-BitStream的输出数据速率为156Ks/s（FCLOCK = 20MHz，OSR = 128）。

　　图5：测试结果，将HAH1与LF510-S基线进行比较图5：测试结果，将HAH1与LF510-S基线进行比较交流末端温度

　　为了在连续PWM操作过程中对AC末端进行IR成像，去除LEM传感器。图6显示了在650ARMS，完整的DC-Link电压和65°C冷却液温度的稳态热条件后，应用程序试剂盒（内相）的热图像。

　　　　图6：AC末端的热图像

　　在附端观察到温度约为115°C（平均?86°C）。后者显然低于LEM电流传感器的允许温度。

　　过电流保护

　　LEM电流传感器的内在延迟约为大约。 2μs，允许使用传感器进行快速过电流保护。

　　图7显示了用于示例性外部短路事件的原始模拟传感器信号和数字过滤的Δ?-ADC信号，并具有快速上升的电流。第二阶20MHzΔ?-ADC与OSR = 32的SINC2滤波器结合使用，插入了1.6μs的组延迟，并实现了9.5个邻旋轴的分辨率[5]，该分辨率允许快速且强大的过度检测。

　　图7：在短路事件中模拟和数字信号之间的比较视图图7：在短路事件中模拟和数字信号之间的比较视图