图3-4 四相电容裂相式主电路
3.2 主开关器件的选择
对于驱动系统的功率变换器，其主开关元件的选择必须考虑的因数有：电动机的功率等级、供电电压、峰值电流、主开关的开关难度、触发难易程度、开关损耗、元件价格、驱动电路的复杂程度、并行运行的可靠性、电流峰值/有效值的比值大小以及电力电子器件的技术水平等等。 3.2.1 主开关的种类选择
就当前电力电子技术发展现状而言，可供选择的电力电子器件有普通的晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、功率MOS场效应晶闸管（MOSFET）和绝缘栅双极二极管（IGBT）。其中SCR具有耐高压和容量大的优点，但无自关断能力，且其开关频率低；STR可自关断，但承受浪涌电流能力差，且其在二次击圈问题，不易保护；GTO虽然可自关断，容量也可很大，但关断控制问题困难，要求相当大的反向控制电流；MOSFET的开关频率可很高，但价格昂贵，容量也做不大，一般仅用于小功率场合；IGBT则集MOSFET和GTR的优点于一身，既具有MOSFET的输入阻抗高、速度快、热稳定好、驱动电路简单的优点，又具有GTR的通态电压低、耐压高、抗浪涌电流能力强、无二次击穿现象等优点。此外，功率IGBT采用模块形式，模块内反并联了与自身开关速度想适应的快恢复二极管，故使用方便。从结构上看IGBT可认为是以GTR为主导元件，以MOSFET为驱动元件的达林顿结构器件。本系统采用的是IGBT模块。 3.2.2 主开关器件的额定电压
主开关器件的电压定额，主要取决于外施的直流电源电压Us。在图中的四相电容分压式主电路中，每个主开关元件在关断状态所承受的最小正向阻断电压为Us+?U（其中?U为考虑引线电感导致关断时的电压尖脉冲所加的裕量）。当SR典籍运行中换相、突然停车，或减速制动时，电动机轴上的机械能及漏电感储能，将向电源滤波电容倒灌，导致电容两端直流电压突然升高为Us+?U。所以，在此电路中，一般
Ur>(1.8～2.2)Us （3-1）
功率变换器中所用续流二极管，其正向导通与反向截止均具有快恢复性。正向快恢复性能保证主开关器件断开时，相电流从主开关器件转换到二极管续流；而反向快恢复性，则能保证二极管以足够快的速度从导通变为截止，以免瞬时造成电源短路。所以，续流管应选用快恢复性二极管。
对于11KWSRD系统，功率变换器的器件选择： 三相全波整流输出的直流电：Us=2.34×220=514V
主开关器件和续流二极管的耐压定额：Urd=Urs≧1.3Us=668V 电容C1、C2的电压定额：Urc= Urs=334V
整流二极管的电压定额：Urdz=22×380V=1047.8V 3.2.3 主开关器件的额定电流
SR电机功率变换器中主开关器件的电流定额，分为峰值电流定额(体现电流脉冲作用)和有效值电流定额（体现电流连续作用）两种。由于我们采用的是IGBT作为主开关元件，因此它的峰值电流额定将是决定性参数。而对于二极管来说，因其能承受较大的冲击电流，一般以有效值定额作为选型依据。
但在SR电动机中，确定电流定额面临着许多困难。由于SR电机磁路的高度饱和，导致电感与电流和转子位置角都有关；同时SR电动机运行时相电流既非恒定直流量，也非交变正弦量，且波形随电机运行状态变化，相电流无法用简单的解析式表达。在电流定额的估算中，我们引入“能量比率（ER）”这一物理量，并定义ER为输出的有用能量与电源供给电动机的总能量之比，即
ER=（电源供给电动机的总能量-回馈电源的能量）/电源供给电动机的 总能量
可见，ER可视为传统交流电动机功率因数在SRD中的推广。设系统功率为η上输出功率PN与功率变换器直流电源输入电功率PIN 满足下式，即
PN=ηN×PIN （3-2）
若假设各相电流不重叠，且为占空比等于1/m的平顶波电流（幅值为?S），则有
Pin =(ER)×US×?S （3-3） <