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電動汽車的三大核心部件為電池、電機和電控。其中，電機及其驅動控制系統(tǒng)是電動汽車電機驅動系統(tǒng)的核心，對電動汽車的高性能可靠運行起著至關重要的作用。經(jīng)過多年發(fā)展，傳統(tǒng)的電機理論與驅動控制技術已逐漸成熟，但其性能也越來越無法滿足日益提高的汽車工業(yè)飛速發(fā)展的需求，于是新型電機驅動系統(tǒng)拓撲結構和控制策略陸續(xù)出現(xiàn)。

開繞組電機（Open Winding Electric Machine, OWEM）是近年來受到廣泛研究的新型電機系統(tǒng)，它是在傳統(tǒng)單逆變器驅動電機系統(tǒng)的基礎上，不改變原電機的本體電磁設計與機械結構，僅將電機的繞組中性點打開并在繞組兩端分別接一個單逆變器而成。

根據(jù)供電模式的不同，驅動系統(tǒng)的拓撲結構可分為隔離直流母線雙逆變器拓撲和共直流母線雙逆變器拓撲。采用共直流母線雙逆變器開繞組電機拓撲結構，僅需一個直流電源，更有利于實現(xiàn)在電動汽車電池容量受限的前提下提高輸出功率，拓寬電機轉速運行范圍，其在電機驅動系統(tǒng)中的應用受到廣泛關注。但由于存在零序電流回路，系統(tǒng)中的零序電壓、反電動勢諧波等會導致零序電流的存在，從而使得電機損耗增大、系統(tǒng)性能下降。

為了提高OWEM驅動系統(tǒng)的輸出電壓來拓寬調(diào)速范圍，有學者通過在SPWM波上注入3次諧波來提高電壓利用率。有學者提出交替子六邊形中心PWM（Alternate Sub-Hexagonal Center PWM, ASHC-PWM）方法，通過雙逆變器交替鉗位來減小開關損耗。有學者采用解耦SVPWM策略，簡化了調(diào)制方法。

上述方法盡管能夠拓寬電機調(diào)速范圍，但在全速范圍存在零序電壓較大的問題。

• 為此，有學者通過零矢量作用時間重新分配的方法使一個周期內(nèi)的零序電壓平均值為零，達到抑制零序電壓的目的。
• 有學者提出中間六邊形調(diào)制，通過使用不產(chǎn)生零序電壓的矢量進行調(diào)制，可以達到瞬時零序電壓為零的效果。
• 有學者分析了解耦SVPWM下零矢量的放置位置與零序電壓的關系，通過調(diào)整零矢量的位置消除了調(diào)制波中的3次諧波從而消除了零序電壓，但調(diào)制方法較為復雜。
• 有學者提出了空間電壓矢量60°解耦的調(diào)制方式消除開繞組電機系統(tǒng)中的零序電壓。

上述方法消除了零序電壓，但也降低了電壓利用率。

綜上可知，目前共直流母線雙逆變器的調(diào)制方式主要有三種：ASHC-PWM、中間六邊形PWM和解耦調(diào)制方式。ASHC-PWM可以提供較高的輸出電壓但存在零序電壓的問題，適用于高速運行場合；中間六邊形PWM輸出電壓略低，但不存在零序電壓，適合于中低速運行場合；解耦調(diào)制方式既可以實現(xiàn)無零序電壓也可以提供較高的輸出電壓，但需要采用不同的調(diào)制策略。因此，如何在一種調(diào)制方式下，既能實現(xiàn)較高的輸出電壓范圍，又可降低全速范圍內(nèi)的零序電壓，成為一個難題。

為此，江蘇大學電氣信息工程學院的研究人員提出了一種移相解耦調(diào)制策略，在解耦調(diào)制的基礎上將兩個逆變器電壓矢量間的相位角也作為一個控制量，通過改變相位角保證驅動系統(tǒng)在低速時不產(chǎn)生零序電壓，并能夠輸出較高的電壓以拓寬電機的調(diào)速范圍，即可以采用統(tǒng)一調(diào)制方式來同時獲得寬調(diào)速范圍和低零序電壓，簡化了調(diào)制方法。

圖11 實驗平臺

研究者將兩個逆變器的電壓矢量夾角定義為解耦角，首先分析不同解耦角下的輸出電壓中基波含量和總諧波畸變率（Total Harmonic Distortion, THD）；然后對比不同調(diào)制方式下的調(diào)制波，而后采用移相控制策略來實現(xiàn)輸出電壓的平滑變化。在線性調(diào)制區(qū)且不考慮逆變器非線性的情況下，獲得如下結論：

• 1）中間范圍調(diào)制下無零序電壓，但調(diào)制系數(shù)只能達到0.866。
• 2）傳統(tǒng)解耦調(diào)制下調(diào)制系數(shù)可達1，但THD較大，達到20.8%。
• 3）最大范圍調(diào)制下調(diào)制系數(shù)也可達1，THD比傳統(tǒng)解耦調(diào)制下的還要大，尤其在低輸出電壓范圍下能達到50%，但開關損耗相比于另兩種典型調(diào)制方式下的可以減小一半。
• 4）移相解耦調(diào)制通過調(diào)節(jié)移相角可以采用統(tǒng)一的調(diào)制方式來實現(xiàn)不同的調(diào)制范圍。當解耦角為120°時，其本質與中間范圍調(diào)制一致，使系統(tǒng)在中低速范圍內(nèi)具有和中間六邊形調(diào)制相同的零序電壓。當電機需要擴速運行時，通過增大解耦角來拓寬調(diào)速范圍，這樣可以盡量減小零序電壓。因此在保證調(diào)制系數(shù)達到1的前提下，使系統(tǒng)在全輸出電壓范圍下具有最小的THD。

以上研究成果發(fā)表在2019年第22期《電工技術學報》，論文標題為“共直流母線開繞組電機的移相解耦控制策略”，作者為袁淵、朱孝勇、左月飛、卜霄霄、魯慶。