电力电子技术在电机驱动系统中的应用与发展

蓓琳 张(中南大学自动化学院，中国)

摘要

电机驱动系统是工业自动化与交通电气化的核心装备，其能效水平对实现“双碳”目标至关重要。针对传统电机驱动系统开关损耗大、谐波污染严重、功率密度偏低等问题，本文以电力电子技术发展为主线，从功率器件、主电路拓扑、调制与控制策略三个层面，综述其在电机驱动系统中的应用与发展。分析了硅基 IGBT 的技术局限及 SiC/GaN 宽禁带器件的性能优势，阐述了两电平、多电平及矩阵变换器的工程应用，介绍了 SVPWM 与模型预测控制的技术特点。结合工业机器人、电动汽车、起重装备等场景，提出宽禁带器件与智能控制结合、变开关频率、无电解电容及数字孪生等优化方法。研究表明，相关技术融合可使驱动系统效率提升 5%-15%，功率密度提高 2 倍以上，为高性能电机驱动系统设计提供理论依据与技术支撑。

关键词

电力电子技术；电机驱动；功率变换器；宽禁带半导体；脉宽调制

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DOI: http://dx.doi.org/10.12345/dlynyqy.v4i5.39251