具有定子直流励磁能力的新型电机控制器演变

摘要

采用全控型电力电子器件的逆变器是现代交流电机控制的主要方法.近年来一系列带直流偏置正弦电流的新型磁阻电机被相继提出.与基于传统半桥拓扑型逆变器的电机控制器不同,驱动控制该类磁阻电机的电力电子变换器需要具有定子直流励磁电流输出能力.本文首先介绍了集成直流励磁能力的新型电机控制器的基本控制原理和拓扑结构.在此基础上,通过对四种改进方案的介绍,展示了新型电机控制器的改进路线图.本文提出从功率器件容量和控制自由度两个方面出发进行改进,可以有效降低新型电机控制器的成本、体积和功率损耗.进一步地,通过对基本拓扑结构和本文所提出的三种改进的拓扑结构进行深入的讨论与对比,可以得出,串联绕组拓扑是目前硬件水平和控制性能均最优的新型电机控制器拓扑结构.相比传统半桥拓扑,该拓扑在增加一个桥臂的条件下,实现调制比和调速范围增加近一倍,不仅适用于特殊的磁阻电机,也能够通用于各类交流电机的控制,还可以进一步拓展至多相系统.所介绍的五种新型电机控制器拓扑结构都具有原型机和实验结果.结果显示,基于定子绕组注入直流电流这一需求设计的一系列新型电机控制器在性能上实现了逐步改进.