近年来，永磁无刷直流电动机可变速驱动在民用消费领域已获得广泛的应用，以大批量生产实现良好的性价比。低功率控制器的低成本化主要途径在于使用较少的功率器件，简化逆变器主电路拓扑结构。其中，四开关三相拓扑结构是简化电路拓扑结构降低了系统成本较理想的选择^[11-15]。

新型四开关三相逆变器的拓扑结构如图12-26所示。在四开关三相逆变器用两只串联的电容C₁和C₂代替了六开关三相逆变器的一个桥臂，仅需要4个功率开关器件。四开关三相逆变器工作状态见表12-2，与常规六开关拓扑结构很相似，也有6个工作状态。但是，四开关三相逆变器工作存在几个固有的缺点：

1）四开关三相逆变器和六开关三相逆变器不同，输出电压矢量不是彼此对称的（非对称电压矢量）；

2）非可控相绕组在反电动势作用下续流引起的电流波形畸变；

3）直流母线电容电压存在不平衡问题。

现在比较流行的解决方案是如参考文献[11]提出的空间矢量法。但此法要求实时完成大量电压矢量、电流矢量的坐标变换，势必增加系统软件的复杂度，需要选用高档次的数字处理器芯片才能满足要求。从降低成本的角度看，这不是一种理想的解决方案。参考文献[13-15]提出的直接电流控制策略则巧妙地避开了非对称电压矢量问题，是一种廉价、实用、可靠的解决方法。它采用了电流滞环PWM跟踪控制方式直接对各相相电流进行控制。按表12-2给出的6个工作模式下的直接电流控制方法，理想情况下相电流波形和逆变器功率器件的工作次序如图12-27所示。在模式1和模式4两种特殊工作状态下，可以通过相电流的独立检测、独立控制，来对非工作相的反电动势效应进行补偿，抑制工作相相电流的畸变。使用电机专控制芯片dsPIC30F3011作为控制核心进行实验验证，实验结果表明，四开关逆变器结合直接电流控制策略控制流过电动机三相绕组中的电流波形接近六开关的相电流波形，获得和六开关三相BLDCM相近的调速效果。如果采用了无位置传感器控制可进一步降低系统成本^[14]。四开关三相无刷电机的直接电流控制在保证系统性能指标的前提下，降低了系统成本，有着广阔的应用前景。

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图12-26 四开关三相逆变器的拓扑结构

表12-2 四开关三相逆变器工作状态

图12-27 四开关逆变器工作6个状态示意图