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设单元逆变器的状态函数

fi=

以A相为例，假设A相由m个单元逆变器串联组成，中性点电压恒定，则A相输出电压为

vaN=fiVi

式中：Vi为第i单元逆变器蓄电池电压。

对于三相n重串联型逆变桥，由以上分析可知，每单相可输出2n种电压，则三相可组合出的空间电压矢量个数为8n3。考虑到输出矢量必须维持中性点电压的稳定，在静态坐标系中可行的空间矢量种类数量为3（2n）(2n－1)＋1[3]。则对于三相二重串联型逆变桥，可选择空间矢量个数为37。

3.3 开关组合选择

多重逆变桥开关组合的原理框图如图3所示。

图 3 多 重 逆 变 桥 开 关 组 合 选 择

由于多重逆变器存在开关冗余状态，即对于同一个空间矢量，可通过多个开关组合实现，这是由于多重逆变器的特点决定的。由于开关组合不再唯一，为使每一开关器件工作频率相等，在选择空间矢量后，还需要进行开关频率均衡控制，选择合适的开关组合。

4 中性点的偏移

对于图4所示的两电平的三相逆变器，以N′的电压为参考电压，则UN′=，其中性点N的电压是脉动的，脉动幅度为Ud/6，波形如图5所示[3]。对于多重逆变器而言，其输出的电平有多种，以二重逆变器为例，假设每单元逆变器直流侧电压为Ud，输出的uUN′，uVN′，uWN′是阶梯波，阶梯波的电平分别为Ud，2Ud，如图6所示。设uN=Ud，由

uNN′=(uUN′＋uVN′＋uWN′) （4）

可得 uNN′=0

图4 三 相 电 压 型 桥 式 电 路

图5 中 性 点N的 电 压 波 形

图6二 重 逆 变 桥 输 出 的 电 压 波 形

可见，在二重逆变桥工作过程中，通过合适选择输出矢量，中性点N的电压可以保持恒定。

5 蓄电池的均衡充放电

由于电动汽车的工况随着驾驶情况的不同而改变，因此电机的电压也是在随时波动。对于多重逆变器而言，并不是所有电池都参与电流的提供。在低调制系数下，仅有少数电池贡献电流。这部分电池相对其它电池而言，放电速度更快些。

为平衡电池的放电，有人提出采用交替导通的方法，均衡电池的放电[4]。这一方法用于两重逆变器时，开关波形分配如图7所示。

图7两 重 逆 变 器 采 用 交 替 导 通 的 方 法 均 衡 蓄 电 池 的 放 电

蓄电池充电和再生制动时，多重逆变器作为整流器工作。每单元逆变器当上桥臂或下桥臂全部导通时，该逆变器的蓄电池组则被旁路。设n个逆变桥串联，i个逆变器被旁路，则输出电压为(n－i)Ud。通过旁路方式，可灵活的对蓄电池组充电，还可控制再生制动的力矩。

6 结语

多重串联型逆变器适用于大功率的电动汽车驱动系统。采用多重串联型结构，可降低多个蓄电池串联带来的危险，降低器件的开关应力和减少电磁辐射。但需要的电池数增加了2倍。

多重串联型结构输出电压矢量种类大大增加，从而增强了控制的灵活性，提高了控制的精确性；同时降低电机中性点电压的波动。为维持每组蓄电池电量的均衡，在运行时需要确保电池的放电时间一致。通过旁路方式，可灵活地对蓄电池组充电，还可控制再生制动的力矩。

关键词： 多重 串联型 电动汽车 逆变器