脉宽调制(PWM) 马达驱动器电源的测试分析

1.概述

自电机工程诞生以来，三相交流马达一直是工业领域的主力。它们可靠、高效、费效比高，需要少量维修或根本不需要维修。此外，交流马达（如感应马达和磁阻马达）无需与转子的电气连接，因此很容易实现阻燃，用于危险环境（如矿山）。



为了提供适当的交流马达速度控制，必须为马达提供三相电源，其电压和频率可以变化。这种电源将在定子中形成一个变速旋转磁场，使得转子按照所需的速度旋转，且滑动很小，如图1 所示。这个交流马达驱动器可以高效提供从零速到全速的全转矩，如果需要的话，还可以超速，而且通过改变相位旋转，可以很容易使马达双向运转。具有这些特点的驱动器称作脉宽调制马达驱动器。

3.1 转矩和转速传感器

转矩和转速传感器生成的电信号与转矩和转速成正比。通过测量这些信号，可以确定马达的转速和转矩，从这些测量结果中可以计算马达输出功率。



3.2 转矩

马达转矩是在其输出轴上形成的旋转力，它是一个扭力，其单位是牛顿米(Nm) 或英尺磅(1 英尺磅 =1.3558 Nm)。对于小型马达而言，其转矩额定值低于1 Nm；对于大型马达而言，其转矩额定值达到几千Nm。



通过旋转应变计以及利用固定接近、磁致伸缩和磁弹性传感器，可以测量转矩。这些传感器都是温度敏感型的。旋转传感器必须安装在转轴上，由于空间受限，这并非总能行得通。



为测量转矩，应变计往往直接安装在转轴上。由于转轴旋转，转矩传感器必须通过滑环、无线通信或电感耦合与外边世界耦合。



3.3 转速

马达转速通常以每分钟转速(RPM) 来描述，即它在1分钟内沿固定轴旋转的完整圈数。



转速传感器输出可能是一个与转速成正比的模拟电压。更普遍的是，转速传感器输出是一个由马达转轴上圆盘生成的TTL 脉冲。通过测量TTL 信号频率，并应用比例因数，可以确定马达转速。