脉宽调制(PWM) 马达驱动器电源的测试分析（上）

图5. 设置直流总线测量


表3. 直流总线关键测量参数

如果独立进行直流总线测量，可以利用分析仪的CH1(通道1)。不过，直流总线测量往往与驱动器输入或输出的三相二线测量一起进行。在这种情况下，应当使用剩余独立运行通道中某个通道对直流总线进行测量。

例如，将CH1和CH2连接，进行输入或输出测量。CH3与直流总线相连，如图5所示。使用F[7]选择脉宽调制马达驱动器输入或输出模式，并启动独立的CH3。

7.驱动器输入测量
从本质上讲，大多数脉宽调制马达驱动器输入电路是三相二极管整流桥，并包含电容滤波器，如图6所示。

图6. 脉宽调制驱动器的输入整流器和滤波器级

每个输入相的电流波形由为存储电容器充电的脉冲组成。图7给出某相的电流波形，它包括电源频率的基波分量以及大量谐波分量。

图7. 脉宽调制驱动器输入端电压和电流波形

如果驱动器的逆变器部分为输入电路提供一个恒流负载，那么每相的输入电流将是一个振幅恒定的失真波形，如图7和图8所示。

图8. 未经调制的输入电流波形

遗憾的是，脉宽调制驱动器的逆变器部分可能不向输入电路提供恒流负载；在这种情况下，从电容器吸收电流的负载电流将受到输出频率分量的影响。这意味着，来自交流电源的电流在工频频率是复杂的、失真的电流波形，它由驱动器频率进行调制。图9给出其波形。调制可能严重影响测量，特别是在低驱动速率，不过，利用扩展的测量区间（为驱动器输出波形周期整数倍），可以解决这个问题。

图9. 在输出频率处进行调制的输入电流波形

PA4000 支持脉宽调制驱动器输入功率的精密测量，即使马达处于低频时。输入功率测量与交流工频同步，但通过调节显示屏更新速率及均值设置，可以扩展测量区间。

表4. 选择显示屏更新时间和均值，把驱动器输出频率对驱动器输入功率测量的影响降到最小

对于超过20 Hz的输出频率，PA4000的默认设置通常将给出稳定结果。默认设置是：
显示屏更新速率：0.5 s
平均：10
当输出频率在5 Hz～20 Hz之间时，将均值设置为10，以改进稳定度；对显示屏更新时间进行设置，使之包括测得的脉宽调制输出周期(1/f)的整数倍。根据经验法则，应提供10个周期。
例如:
输出频率= 5.5 Hz
显示屏更新速率= 10/(5.5 Hz)= 1.8 s
对于低于5 Hz的输出频率，使用最长的显示屏更新速率(2 s)，平均为10。
例如，对单相驱动器进行测量时，如果读数太大，可以将均值设置为10以上，以帮助使测量稳定。

分析仪通过三相三线配置进行连接，如图10所示(即所谓的两表法，关于利用n-1台功率表可以测量通过n条线路向系统提供电源的证明，请参见应用指南：三相测量原理)。

图10. 三相三线连接

在这个线路配置中，可能使用分析仪的第三通道和第四通道，以测量驱动器输出或驱动器内的直流总线。