采用分裂式電源變換器拓撲結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流電機驅(qū)動器有如下的優(yōu)點:
(1)與全橋整流逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)相比,其每相橋臂上的開關(guān)器件和二極管的數(shù)量僅為一個,這使得功率回路中的開關(guān)器件和二極管數(shù)量減半,這勢必會降低成本,并且使外包裝更加緊湊。
(2)減少了門驅(qū)動電路和邏輯電路的數(shù)量,這也會降低成本,使外包裝更緊湊。
(3)有四象限運行的能力,有用于高性能應(yīng)用例如小型動力驅(qū)動器的可能性。注意到也具有再生制動的能力,這在全橋整流拓撲結(jié)構(gòu)中很常見。
(4)開關(guān)器件始終與電機繞組串聯(lián),因此避免了橋臂直通的故障,提高了系統(tǒng)的可靠性。
(5)當一個開關(guān)器件或者一相繞組故障時,系統(tǒng)仍然可能運行,而這在全橋整流的逆變器中是不可能的。這在一些應(yīng)用場合例如輪椅驅(qū)動以及其他的動力驅(qū)動中是非常重要和有吸 引力的特點。
(6)相比全橋整流驅(qū)動器每相需要兩個開關(guān)器件和二極管,半橋整流只需要一個開關(guān)器件和二極管,因此降低了導通損耗,也就是說,與全橋整流相比,當驅(qū)動電流相同時,半橋整流的導通損耗僅為全橋整流的一半。而且,永磁無刷直流電機有較高的電感,使用這種半橋整流的拓撲結(jié)構(gòu)驅(qū)動時,可以使功率器件實現(xiàn)軟開關(guān),因此可以降低開關(guān)損耗。
(7)這種拓撲結(jié)構(gòu)可以通過檢測關(guān)斷期間的開關(guān)電壓來得到電機的感應(yīng)電動勢,這樣若使用這些信號去產(chǎn)生驅(qū)動信號,那么無傳感器運行將成為可能。注意到兩相橋臂上的開關(guān)器件有公共的回路,因此并不需要對傳感信號進行隔離,并且事實上,兩相的電壓已經(jīng)足夠生成控制信號供三相永磁無刷直流電機驅(qū)動器使用。
這種拓撲結(jié)構(gòu)的缺點如下:
(1)半橋整流時電機的利用率較差。與全橋整流控制時相比,半橋整流控制時用每單位定子銅損的轉(zhuǎn)矩表示的轉(zhuǎn)矩密度要低了近30%。
(2)因為分裂式電源的緣故,所以在直流母線上需要附加電力電容器。
(3)永磁無刷直流電機的自感較大,因而其電氣時間常數(shù)也較大,相比于全橋整流控制,這會導致電流和轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)較慢。
(4)換相轉(zhuǎn)矩脈動的頻率為全橋整流控制時的一半,在全橋整流控制中可以通過協(xié)調(diào)處在上升階段的相電流和即將關(guān)斷的相電流在換相時產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩。
因為這些缺點,所以這種拓撲結(jié)構(gòu)可能不太適用于整數(shù)馬力電機驅(qū)動系統(tǒng)。