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感应电机作为生产生活中机械能与电能之间的桥梁,经常处于反复连续工作状态,特别是当电机处于制动状态时,电机产生能量。当前端整流采用全控型功率电子器件诸如绝缘栅双极性晶体管(IGBT)组成双PWM变换器,这样当感应电机处于制动状态时产生的能量就能够回馈给电网,节约能源。但是,目前双PWM变换器功率电子器件由于使用数量多,一方面增加了感应电机控制系统的成本,另一方面还会增加电力电子器件的开关损耗。因此,本文采用晶闸管取代部分绝缘栅双极性晶体管(IGBT),提出了一种基于晶闸管及IGBT混合的双PWM变换拓扑结构,相比于传统的双PWM变换拓扑结构,不仅能够将感应电机制动状态下产生的能量回馈给电网,而且降低了感应电机驱动系统的成本,有利于减少器件开关损耗。对此,本文以数学模型为基础,围绕晶闸管及IGBT的双PWM变换脉宽调制技术、基于晶闸管及IGBT混合的整流器控制策略、基于晶闸管及IGBT混合的感应电机控制策略以及感应电机四象限运行协调控制等关键技术进行了分析和研究首先,详细分析由晶闸管及IGBT混合而成的感应电机四象限运行的工作原理,建立前端整流部分和感应电机电机在三种不同坐标系下的数学模型。其次,由于基于晶闸管及IGBT混合而成的新型整流器以及逆变器结构的对称性,因此,以前端整流器为例,分析其在不同开关状态下能量传输路径,建立开关时序图;针对IGBT驱动信号,采用基于SPWM脉宽调制技术对其进行分析。然后,将基于晶闸管及IGBT混合的感应电机四象限运行拓扑结构分为整流部分和感应电机控制两部分,分别采用双闭环控制策略和矢量控制策略对其进行控制系统设计。为了更好的将前面设计的前端整流部分以及后端感应电机控制部分融合,引入负载电流前馈控制。通过仿真软件进行仿真验证,仿真结果表明本文所提出的基于晶闸管及IGBT混合的感应电机驱动系统能够在降低系统成本的同时能够实现感应电机四象限运行。最后,为了验证本文所提出的基于晶闸管及IGBT混合的拓扑结构能够实现PWM调制,搭建了基于晶闸管及IGBT混合的逆变器实验平台,实验结果表明经过基于晶闸管及IGBT混合拓扑结构能够实现PWM脉宽调制且交流侧波形正弦度高,论证了本文所提出的基于晶闸管及IGBT混合的感应电机驱动系统可行性。