選擇合適的 PWM 技術(shù)取決于我們使用的電機類型介紹

那么，哪種 PWM 技術(shù)最適合您的電機控制應(yīng)用?希望到現(xiàn)在為止，您已經(jīng)了解 PWM 過程的用途有多么廣泛，以及該過程中的細微變化如何對電機性能產(chǎn)生巨大影響。在之前有關(guān)該主題的文章中，我僅討論了適用于 H 橋中直流電機的技術(shù)。但在這篇文章中，讓我們將討論擴展到多相電機。要將這些技術(shù)應(yīng)用于三相逆變器，我們所要做的就是再添加一個半橋。

現(xiàn)在我們有了可以驅(qū)動交流感應(yīng)電機、PM 同步電機、IPM 電機和 BLDC 電機的拓撲結(jié)構(gòu)。然而，我們選擇的 PWM 技術(shù)將取決于我們使用的電機類型。對于 BLDC 電機，我們可以將上述三相逆變器視為三個獨立 H 橋的組合：Q1、Q2、Q3、Q4，或 Q3、Q4、Q5 Q6，或 Q1、Q2、Q5、Q6。為了使 BLDC 電機換向，我們將在任何給定時間僅使用這三種 H 橋配置中的一種。選擇哪種 H 橋組合取決于我們要驅(qū)動哪兩個相位，以及我們要在每個換向間隔關(guān)閉哪個相位。因此，我們在 H 橋中的有刷直流電機上討論的所有 PWM 拓撲也適用于 BLDC 電機。

當您想要通過監(jiān)控電機的反電動勢來控制無傳感器模式下的電機時，為 BLDC 電機選擇 PWM 拓撲時會出現(xiàn)一個額外的限制條件。在大多數(shù)情況下，我們想要測量未通電相相對于電機內(nèi)部中性節(jié)點的反電動勢電壓。反電動勢信號僅在該特定相未通電且 PWM 處于開啟狀態(tài)時出現(xiàn)。根據(jù)用于對反電動勢信號進行采樣的 ADC，這對 PWM 值提出了最小脈沖寬度要求，進而限制了電機可以達到的最小空載速度。事實上，我們討論過的所有單極 PWM 都會表現(xiàn)出同樣的局限性。

下圖顯示了相同的場景，但使用了4Q 雙極 PWM?。隨著空載速度接近零，施加的電機電壓也接近零，脈沖寬度接近百分之五十。因此，雙極 PWM 的 ADC 采樣沒有最低速度限制。另一個優(yōu)點是反電動勢電壓在兩種PWM 狀態(tài)下都可見，而不僅僅是一個。

我列表中的其他多相電機是交流電機，它們通常需要由三相正弦波驅(qū)動。這意味著所有三相都同時由 PWM 信號驅(qū)動，并且沒有我們關(guān)閉其中一相的任何換向周期。在這種情況下，最常用的調(diào)制技術(shù)是“中心對齊”PWM，如之前關(guān)于4Q 單極 PWM的文章中所述。

頂部面板中的圖顯示疊加在三角波載波頂部的正弦調(diào)制波形。接下來的兩個繪圖面板顯示了生成的 A 相和 C 相 PWM 波形。這些是施加到 A 相和 C 相電機端子的實際電壓波形。但請記住，電機是浮動負載，因此它會對其端子上的波形差異做出響應(yīng)，就像 H 橋中的有刷直流電機所做的那樣。因此，在繞組 A 和 C 上可以看到單極 PWM 波形，如下圖所示。然而，好奇的人會想知道為什么 PWM 載波頻率沒有完全加倍，就像將相同的 PWM 技術(shù)應(yīng)用于直流電機時一樣。來自我們上一篇文章，我們了解到，為了實現(xiàn)完美的載波倍頻，必須滿足兩個標準：

1. 兩個 PWM 信號必須居中對齊。(看起來我們已經(jīng)達到了這個標準。)

2. 兩個 PWM 信號必須由極性相等、極性相反的調(diào)制波形產(chǎn)生。(哎呀。這就是問題所在。應(yīng)用程序要求它們必須相隔 120 度，而不是調(diào)制波形異相 180 度，所有三相電機都是這種情況。)

既然我們有三個連續(xù)的 PWM 信號驅(qū)動一個三相逆變器，其他幾個有趣的可能性就會出現(xiàn)。例如，與正弦波形相比，我們能否在調(diào)制波形中添加共模分量以增加最大有效電機電壓?我們能否改變開關(guān)順序以產(chǎn)生相同的有效電機電壓，但減少開關(guān)損耗?你可能會通過我構(gòu)建每個問題的方式看出答案顯然是“是的”。但這是稍后文章的主題，當我們談到空間矢量調(diào)制時。

在本系列的下一篇也是最后一篇文章中，我想回到再生主題并對比實現(xiàn)直流和交流電機再生的不同要求。