作者：單慶曉 胡 楷 余志雄

    摘 要：多重層疊逆變橋應用于電動汽車有諸多優點。層疊結構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。

    關鍵詞：電動汽車 層疊結構 逆變橋的旁路

    1 概 述

    隨著人們對城市環境的日益關切，電動汽車的發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，成為優先發展的對象。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，器件在高開關應力下工作，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，采用多重結構有諸多優點。多重結構分散了單個電力開關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，層疊式逆變橋的控制方法有多諧波pwm技術（shpwm）[1]，相移pwm技術(pspwm)[2]等。由于電動汽車對電機的動態響應有較高的要求，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次數，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

    （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為 ，包括兩個零矢量（1，1，1），（-1，-1，-1）。如圖2所示。

    假設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 ，則開關狀態與輸出電平的關系如下表所示。

    則三相橋輸出矢量總數為 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