作者：单庆晓 胡 楷 余志雄

    摘 要：多重层叠逆变桥应用于电动汽车有诸多优点。层叠结构输出电压矢量种类大大增加，增加了控制的灵活性，提高了控制的精确性；同时降低电机中性点电压的波动。逆变桥的旁路特点可提高充电和再生制动控制的灵活性。

    关键词：电动汽车 层叠结构 逆变桥的旁路

    1 概 述

    随着人们对城市环境的日益关切，电动汽车的发展得到了一个难得的机遇。在城市交通中，电动大客车由于载量大，综合效益高，成为优先发展的对象。电动大客车大都采用三相交流电机，由于电机功率大，三相逆变桥需要耐高压，承受大电流，器件在高开关应力下工作，承受较大的dv/dt，电磁辐射严重，并且需要良好的散热，降低了可靠性。

    对于大功率的逆变桥，采用多重结构有诸多优点。多重结构分散了单个电力开关器件承受的电压电流值，降低了对器件的要求；降低了dv/dt值，减少电磁辐射，器件的发热大大减少；由于输出电平种类增加，控制性能更好。

    图1为采用层叠方式的三相逆变桥。每一个单体逆变器是一个单相全桥逆变器，有独立的直流电源。在电动车上，由独立的蓄电池提供。因此，降低了多个蓄电池串联带来的危险性，便于蓄电池的拆卸。若采用相同的蓄电池，同两电平的三相逆变桥相比，层叠式逆变桥需要三倍的蓄电池。

    2 空间矢量控制策略

    相对于三相spwm技术，层叠式逆变桥的控制方法有多谐波pwm技术（shpwm）[1]，相移pwm技术(pspwm)[2]等。由于电动汽车对电机的动态响应有较高的要求，采用三相异步电机的电动汽车一般采用矢量控制方法和直接转矩控制方法。在矢量控制中，由于层叠式逆变桥可输出多种pwm电平，因此在电流跟踪控制时可大大降低开关次数，减少输出电流的谐波，改善跟踪效果。

    当采用空间矢量控制时，逆变桥输出矢量可表示如下：

    （1）

    其中， ， ， 是输出端a, b, c相对中性点n的电压。

    （2）

    设

    （3）

    则

    对于两电平三相桥， 有两个电压可供选择+1， -1。因此两电平三相桥输出矢量总数为 ，包括两个零矢量（1，1，1），（-1，-1，-1）。如图2所示。

    假设逆变器的每相由两个全桥逆变器串行叠加，每个全桥逆变器的输入直流电压为 ，则开关状态与输出电平的关系如下表所示。

    则三相桥输出矢量总数为 种，包含4个零矢量，16个相重矢量。

    3 中性点的偏移

    对于图4的两电平的三相