浅析直流母线电压利用率

1、什么是直流母线电压利用率？
直流母线电压利用率是指逆变电路（电机控制器）所能输出的交流电压基波最大幅值U1m和直流母线电压之比。
如下图1所示，为电机控制器功率回路图（逆变电路），其中Ud为直流母线电压，Uuv为电机线电压。对于星型电机线电压为相电压的倍，三角型电机线电压等于相电压，取交流电压最大值，则U1m为交流电压Uuv经过傅里叶变换后的基波幅值。
因此：直流母线电压利用率=U1m/Ud。不同的电机控制调制方式决定了直流母线电压利用率：
正弦波调制下的直流母线电压利用率为0.866（调制度=1时所得，一般小于0.866）；
梯形波调制下的直流母线电压利用率为1.03~0.866，电压利用率变大了，但是谐波成分增加了；
马鞍形调制方式也可达到梯形波调制方式下的电压利用率且谐波分量较低，属于最优调制方式；
SVPWM控制方法是磁链跟踪控制，又称为电压空间矢量控制，该控制方式的线电压取值分别为Ud，0，-Ud，因此线电压基波最大值为直流母线电压Ud。

图1电机控制功率回路图

2、死区时间对直流母线电压利用率的影响
由于实际应用的IGBT等功率器件存在开通和关断的延迟，为了避免同一桥臂上下两IGBT功率管同时导通，都会设计死区时间以避免短路情况发生。死区时间的存在会影响控制信号理想波形的实现，使得逆变电路的交流输出电压波形产生畸变，从而导致其基波电压的幅值比理想的输出基波电压降低，直流母线电压利用率也会下降，死区时间的存在对不同的控制策略下的直流母线电压利用率会有不同程度的影响，因此而出现了关于死区补偿的控制策略，所以具体的直流母线电压利用率应根据不同厂商产品来确定。
3、直流母线电压利用率有哪些作用？
首先提高直流母线电压利用率有助于降低电机系统的铜损，提高电机控制系统的输出能力；
其次直流母线电压利用率准确计算也有助于整车控制策略及电池管理系统的相关参数确定和系统优化；
最后希望车企和零部件供应商对于关键参数的概念都有一致的认知，才能更好的优化整个系统设计。
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