同理，依據反電勢波形，可以分析其它四個狀態(tài)的環(huán)流回路。
為驗證以上環(huán)流分析，針對已建好的9 kwBLDcM模型，將Hau位置超前定子電樞繞組60°電角度，在額定電壓和2 5 N·m負載條件下，仿真流過功率管正向電流和續(xù)流二極管反向電流波形，如圖3所示。
IQ代表流過功率管的電流，ID代表流過續(xù)流二極管的電流，從上向下依次為：，IQl／ID1、IQ2／ID2、IQ3／ID3、IQ4／ID4、IQ5／ID5、IQ6／ID6，1～6與功率管的編號相對應。當功率管Q1、Q2導通時，反電勢ec、eb通過二極管D6產生環(huán)流；當功率開關管Q2、Q3導通時，反電勢ea、eb通過二極管D1產生環(huán)流；當功率開關管Q3、Q4導通時，反電勢ea、ec通過二極管D2產生環(huán)流；當功率開關管Q4、Q5導通時，反電勢eb、ec通過二極管D3產生環(huán)流；當功率開關管Q5、Q6導通時，反電勢eb、ea通過二極管D4產生環(huán)流；當功率開關管Q6、Ql導通時，反電勢ec、ea通過二極管D5產生環(huán)流。仿真波形與分析保持一致，從而證明了環(huán)流的存在：
圖4是該條件下的4相電壓、電流仿真波形：與常規(guī)相電流波形相比，該相電流波形多了一個半波，這是由于在超前導通情況下，續(xù)流二極管的環(huán)流引起的。
3環(huán)流對電機及逆變器的影響
在證明環(huán)流存在的基礎上，定眭分析環(huán)流對電機帶載性能以及對逆變器的影響。
假設電機順時針旋轉，Hall位置超前60。電角度。在O。～60。階段，管子Q1、Q2導通，正常電流回路：Ax-zc；電流環(huán)流回路：By—zc。流過c相繞組的電流為A相繞組與B相繞組之和。圖5是電樞磁場矢量圖，F(xiàn)8是永磁體磁場，F(xiàn)1是A相與c相合成電樞磁場，F(xiàn)2是B相電樞磁場。從圖中可以看出：F1帶動Fδ旋轉，而F2阻礙Fδ旋轉。因此環(huán)流的存在降低了電機的帶載能力。
當Hau信號與電機繞組同步時，電機每轉過360°電角度，每一相電流會存在120°的截止時間：
但環(huán)流的存在不僅會增大相電流的峰值，還會增加相電流的導通時間。這就增大了功率管的損耗，降低，逆變器的可靠性。環(huán)流要予以消除。
4十二管結構對環(huán)流的影影響晌
為了消除逆變器環(huán)流，在控制邏輯不變的條件下，文獻[1]提出了十二管結構，如圖6所示。該拓撲由兩個反向串聯(lián)的功率管代替常規(guī)拓撲中的單管，兩個反向串聯(lián)功率管的控制信號保持一致。
該拓撲利用下管集成二極管的反向阻斷作用，進而消除了環(huán)流。
圖7是在十二管拓撲、H aJl超前60°、額定電壓和5 N·m負載、PwM為滿占空比條件下的A相電壓、電流仿真波形。與圖4對比，該拓撲電路消除了環(huán)流。但在電機換相過程中，相電壓存在泵升現(xiàn)象。
為了便于與圖4中相電壓波形作對比，圖7中截斷了較高的電壓尖峰，電壓顯示范圍取±150 v。
5新控制邏輯方法
基于十二管功率拓撲，為了解決相電壓泵升問題，本文介紹一種新型控制邏輯方法。假定HalI位置超前60°，逆變器工作在上管斬波、下管換相方式。
在電機功率驅動中，電壓泵升一般是由于電機繞組電感能量得不到釋放而導致的電壓突變，因此需要為電機繞組電感能量尋找一條釋放通道，也就是續(xù)流回路。在BLDcM功率驅動中，續(xù)流一般分為斬波續(xù)流和換相續(xù)流兩種，為此先分析在穩(wěn)定狀態(tài)下和過渡過程中十二管拓撲的續(xù)流回路。
(1)0°～60°斬波續(xù)流。Q1 H斬波，Q2 H常通。當Q1一H、Q2一H導通時，電流：Q1一H 1)1一L—A—c—Q2一H—I)2一L；當Ql_H斬波關斷，Q2 H導通，電流斬波續(xù)流：Q4 L一D4-H—A～c 02一HD2一L，該續(xù)流路徑如圖8a所示。在此狀態(tài)Q6 L必須關閉，否則產生環(huán)流。
(2)從O°～60°向60°～120°換相續(xù)流。電流由A相向B換流，A相電流不能突變，電流換相續(xù)流通路為Q4一L—D4 H—A—c—Q2 H—D2 L，該續(xù)流路徑如圖8a所示。
(3)60。～120。斬波續(xù)流。Q3 H斬波，Q2 H常通。當Q3 H、Q2一H導通，電流：Q3一H D3一L—B～c Q2一H—D2 L；當Q3 H斬波關斷，Q2一H導通，電流斬波續(xù)流：Q6nL D6一H B—c—Q2一H～r)2L，該續(xù)流路徑如圖8b所示。在此狀態(tài)Q1 L必須關閉，否則產生環(huán)流：
同理，以提供斬波續(xù)流和換相續(xù)流回路為目的，可分析其他九個狀態(tài)的續(xù)流回路，得到功率管新型圖8超前導通、新拓撲結構下的不同階段電流續(xù)流控制邏輯波形，如圖9所示。
將HaⅡ超前60°電角度，在額定電壓、滿占空比、5 N·m負載、十二管功率拓撲條件下，應用新的控制邏輯，仿真流過功率管的電流。每半橋由兩個對管串聯(lián)組成，兩對管流過的電流大小相同、正方向相反。為了與圖3所示的電流正方向保持一致，只仿真每半橋中的上功率管電流。仿真波形如圖lO所示，，。代表流過上功率管的正向電流，』。代表流過上續(xù)流管的續(xù)流，波形排列順序與圖3保持一致。
續(xù)流回路分析如下：當Q1一H斬波、Q2一H導通時，Ql_H斬波關斷續(xù)流回路由Q4一L和n4一H提供。當Ql～H—Q2一H向Q2一H Q3 H換流時，換相續(xù)流回路也由Q4和L和D4一H提供。當Q3一H斬波、Q2一H導通時，Q3一H斬波關斷續(xù)流回流由Q6一L和D6 H提供。當Q2 H—Q3一H向Q3一H—Q4一H換流時，換相續(xù)流回路由Q5一L和D5 H提供。其他八個狀態(tài)不再詳述。仿真波形與理論分析保持一致。
圖11在H all超前60°、新型控制邏輯、額定 電壓、5 N·m負載、滿占空比條件下，A相電壓、相電流仿真波形。與圖4和圖7對比可得，新控制邏輯消除了電流環(huán)流，在電機換相過程中，電壓沒有激烈突變，既提高了電機的帶載能力，又降低了功率管的損耗，增加了逆變器的可靠性。
6結語
本文針對BLDcM分析了開通角提前導通情況下、常規(guī)逆變器中電流環(huán)流產生的原因，推導出不同狀態(tài)時的環(huán)流回路，并通過MaTlah仿真驗證了環(huán)流的存在。定性指出環(huán)流不僅會降低電機的帶載能力還會增加功率管的損耗，要給予消除。
仿真了十二功率管兩兩反向串聯(lián)拓撲結構在開通角提前導通條件下的相電壓、相電流波形，仿真結果表明，該結構雖然能夠有效消除環(huán)流，但相電壓存在較大泵升。針對相電壓泵升問題，以供提電流續(xù)流回路為出發(fā)點，在十二功率管兩兩反向串聯(lián)拓撲結構的基礎上，提出r一種新的控制邏輯方法。仿真表明，該方法既消除了環(huán)流義解決了相電壓泵升問題，不僅提高了弱磁過程中電機的帶載能力，還增強了逆變器的可靠性。
