作者：單慶曉 胡 楷 余志雄

    摘 要：多重層疊逆變橋應(yīng)用于電動汽車有諸多優(yōu)點。層疊結(jié)構(gòu)輸出電壓矢量種類大大增加，增加了控制的靈活性，提高了控制的精確性；同時降低電機中性點電壓的波動。逆變橋的旁路特點可提高充電和再生制動控制的靈活性。

    關(guān)鍵詞：電動汽車 層疊結(jié)構(gòu) 逆變橋的旁路

    1 概 述

    隨著人們對城市環(huán)境的日益關(guān)切，電動汽車的發(fā)展得到了一個難得的機遇。在城市交通中，電動大客車由于載量大，綜合效益高，成為優(yōu)先發(fā)展的對象。電動大客車大都采用三相交流電機，由于電機功率大，三相逆變橋需要耐高壓，承受大電流，器件在高開關(guān)應(yīng)力下工作，承受較大的dv/dt，電磁輻射嚴重，并且需要良好的散熱，降低了可靠性。

    對于大功率的逆變橋，采用多重結(jié)構(gòu)有諸多優(yōu)點。多重結(jié)構(gòu)分散了單個電力開關(guān)器件承受的電壓電流值，降低了對器件的要求；降低了dv/dt值，減少電磁輻射，器件的發(fā)熱大大減少；由于輸出電平種類增加，控制性能更好。

    圖1為采用層疊方式的三相逆變橋。每一個單體逆變器是一個單相全橋逆變器，有獨立的直流電源。在電動車上，由獨立的蓄電池提供。因此，降低了多個蓄電池串聯(lián)帶來的危險性，便于蓄電池的拆卸。若采用相同的蓄電池，同兩電平的三相逆變橋相比，層疊式逆變橋需要三倍的蓄電池。

    2 空間矢量控制策略

    相對于三相spwm技術(shù)，層疊式逆變橋的控制方法有多諧波pwm技術(shù)（shpwm）[1]，相移pwm技術(shù)(pspwm)[2]等。由于電動汽車對電機的動態(tài)響應(yīng)有較高的要求，采用三相異步電機的電動汽車一般采用矢量控制方法和直接轉(zhuǎn)矩控制方法。在矢量控制中，由于層疊式逆變橋可輸出多種pwm電平，因此在電流跟蹤控制時可大大降低開關(guān)次數(shù)，減少輸出電流的諧波，改善跟蹤效果。

    當采用空間矢量控制時，逆變橋輸出矢量可表示如下：

    （1）

    其中， ， ， 是輸出端a, b, c相對中性點n的電壓。

    （2）

    設(shè)

    （3）

    則

    對于兩電平三相橋， 有兩個電壓可供選擇+1， -1。因此兩電平三相橋輸出矢量總數(shù)為 ，包括兩個零矢量（1，1，1），（-1，-1，-1）。如圖2所示。

    假設(shè)逆變器的每相由兩個全橋逆變器串行疊加，每個全橋逆變器的輸入直流電壓為 ，則開關(guān)狀態(tài)與輸出電平的關(guān)系如下表所示。

    則三相橋輸出矢量總數(shù)為 種，包含4個零矢量，16個相重矢量。

    3 中性點的偏移

    對于圖4的兩電平的三相