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采用分裂式電源變換器拓撲的永磁無刷直流電機驅動器的優缺點

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采用分裂式電源變換器拓撲結構的永磁無刷直流電機驅動器有如下的優點:

1)與全橋整流逆變器的拓撲結構相比,其每相橋臂上的開關器件和二極管的數量僅為一個,這使得功率回路中的開關器件和二極管數量減半,這勢必會降低成本,并且使外包裝更加緊湊。

2)減少了門驅動電路和邏輯電路的數量,這也會降低成本,使外包裝更緊湊。

3)有四象限運行的能力,有用于高性能應用例如小型動力驅動器的可能性。注意到也具有再生制動的能力,這在全橋整流拓撲結構中很常見。

4)開關器件始終與電機繞組串聯,因此避免了橋臂直通的故障,提高了系統的可靠性。

5)當一個開關器件或者一相繞組故障時,系統仍然可能運行,而這在全橋整流的逆變器中是不可能的。這在一些應用場合例如輪椅驅動以及其他的動力驅動中是非常重要和有吸  引力的特點。

6)相比全橋整流驅動器每相需要兩個開關器件和二極管,半橋整流只需要一個開關器件和二極管,因此降低了導通損耗,也就是說,與全橋整流相比,當驅動電流相同時,半橋整流的導通損耗僅為全橋整流的一半。而且,永磁無刷直流電機有較高的電感,使用這種半橋整流的拓撲結構驅動時,可以使功率器件實現軟開關,因此可以降低開關損耗。

7)這種拓撲結構可以通過檢測關斷期間的開關電壓來得到電機的感應電動勢,這樣若使用這些信號去產生驅動信號,那么無傳感器運行將成為可能。注意到兩相橋臂上的開關器件有公共的回路,因此并不需要對傳感信號進行隔離,并且事實上,兩相的電壓已經足夠生成控制信號供三相永磁無刷直流電機驅動器使用。

 

這種拓撲結構的缺點如下:

1)半橋整流時電機的利用率較差。與全橋整流控制時相比,半橋整流控制時用每單位定子銅損的轉矩表示的轉矩密度要低了近30%。

2)因為分裂式電源的緣故,所以在直流母線上需要附加電力電容器。

3)永磁無刷直流電機的自感較大,因而其電氣時間常數也較大,相比于全橋整流控制,這會導致電流和轉矩的響應較慢。

4)換相轉矩脈動的頻率為全橋整流控制時的一半,在全橋整流控制中可以通過協調處在上升階段的相電流和即將關斷的相電流在換相時產生恒定的轉矩。

 

因為這些缺點,所以這種拓撲結構可能不太適用于整數馬力電機驅動系統。


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