脈寬調制(PWM)電機驅動器電源分析

1 概述

三相交流電機工作可靠、高效、費效比高，需要少量維修或根本不需要維修，一直是工業領域的主力。此外，交流電機（如感應電機和磁阻電機）無需與轉子的電氣連接，因此很容易實現阻燃，適用于礦山等危險環境等應用場合。

采用脈寬調制（PWM）的三相電機驅動電路工作原理框圖如圖1所示，為電機提供三相供電電源，電壓和頻率可以變化。PWM交流電機驅動器可以高效提供從零速到全速的全轉矩，并且通過改變驅動電源的供電相位相序，可以很容易實現電機雙向運轉。

2 脈寬調制電機驅動器原理

三相交流輸入供電電源經過整流和濾波后，產生直流總線，為驅動器的逆變器部分提供電源。逆變器由3對半導體開關（MOSFET、GTO、功率晶體管、IGBT 等）及相關二極管組成。每對開關為電機的一個相位提供功率輸出。

為了驅動電機，控制電路生成三個相位互差120°的低頻正弦波，分別對每對開關的載波脈沖進行調制。在每個載波周期內，正脈沖和負脈沖的寬度是按照該相位低頻正弦波的幅度進行調制的，如圖2所示。

雖然向電機繞組施加的脈寬調制電壓波形包含所需頻率的分量，但其中也包含許多頻率更高的其他分量。

但是，電機在很大程度上可以看作逆變器輸出電壓的電感負載。由于電感對較高頻率具有更高的阻抗，因此電機吸收的大部分電流在脈寬調制輸出波形中是如圖3所示的較低頻率分量。結果是，電機吸收的電流近似為正弦波。

由于電機負載生成的反電動勢在基頻是正弦電壓，因此它在諧波和更高頻率不提供反向電流。……