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采用分裂式电源变换器拓扑的永磁无刷直流电机驱动器的优缺点

时间:03-16 18:28 点击:83

采用分裂式电源变换器拓扑结构的永磁无刷直流电机驱动器有如下的优点:

1)与全桥整流逆变器的拓扑结构相比,其每相桥臂上的开关器件和二极管的数量仅为一个,这使得功率回路中的开关器件和二极管数量减半,这势必会降低成本,并且使外包装更加紧凑。

2)减少了门驱动电路和逻辑电路的数量,这也会降低成本,使外包装更紧凑。

3)有四象限运行的能力,有用于高性能应用例如小型动力驱动器的可能性。注意到也具有再生制动的能力,这在全桥整流拓扑结构中很常见。

4)开关器件始终与电机绕组串联,因此避免了桥臂直通的故障,提高了系统的可靠性。

5)当一个开关器件或者一相绕组故障时,系统仍然可能运行,而这在全桥整流的逆变器中是不可能的。这在一些应用场合例如轮椅驱动以及其他的动力驱动中是非常重要和有吸  引力的特点。

6)相比全桥整流驱动器每相需要两个开关器件和二极管,半桥整流只需要一个开关器件和二极管,因此降低了导通损耗,也就是说,与全桥整流相比,当驱动电流相同时,半桥整流的导通损耗仅为全桥整流的一半。而且,永磁无刷直流电机有较高的电感,使用这种半桥整流的拓扑结构驱动时,可以使功率器件实现软开关,因此可以降低开关损耗。

7)这种拓扑结构可以通过检测关断期间的开关电压来得到电机的感应电动势,这样若使用这些信号去产生驱动信号,那么无传感器运行将成为可能。注意到两相桥臂上的开关器件有公共的回路,因此并不需要对传感信号进行隔离,并且事实上,两相的电压已经足够生成控制信号供三相永磁无刷直流电机驱动器使用。

 

这种拓扑结构的缺点如下:

1)半桥整流时电机的利用率较差。与全桥整流控制时相比,半桥整流控制时用每单位定子铜损的转矩表示的转矩密度要低了近30%。

2)因为分裂式电源的缘故,所以在直流母线上需要附加电力电容器。

3)永磁无刷直流电机的自感较大,因而其电气时间常数也较大,相比于全桥整流控制,这会导致电流和转矩的响应较慢。

4)换相转矩脉动的频率为全桥整流控制时的一半,在全桥整流控制中可以通过协调处在上升阶段的相电流和即将关断的相电流在换相时产生恒定的转矩。

 

因为这些缺点,所以这种拓扑结构可能不太适用于整数马力电机驱动系统。


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