用于牵引电机的GaN Y型逆变器高级控制技术

《IEEE Open Journal of Industry Applications》：Advanced Control of GaN Y-Inverter for Traction Motors

　　

摘要：

级联式升降压Y型逆变器是一种极具潜力的直流-交流转换器拓扑结构，它能够承受较宽的输入直流电压范围，同时输出接近正弦波形的交流电压。Y型逆变器的优势也可用于由燃料电池驱动的电力系统。由于这类电力系统的功率可能高达数百千瓦，因此有必要尽量减小Y型逆变器所需的无源元件的尺寸。而实现这一目标的方法就是提高开关频率，借助氮化镓晶体管出色的开关性能。目前文献中针对Y型逆变器的控制方案大多基于传统的级联电压和电流控制方式，采用比例-积分控制器在静止参考系下工作。然而，当开关频率低于100 kHz时，这些方案的带宽性能会受到限制，这在牵引逆变器中较为常见。因此，本文提出了一种专为通过氮化镓Y型逆变器驱动的牵引电机的高性能扭矩控制而设计的先进控制方法。该方案利用旋转参考系进行电压控制，并结合死区控制来提升动态控制性能。所提出的方案已在为轻型牵引应用提供动力的小型氮化镓Y型逆变器上进行了成功测试。