逆变执行

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输入6路逻辑电平 PWM、母线电源

FOC 的 SVPWM 算法会计算出在当前控制周期内,U、V、W 三相各自需要导通的时间(占空比)。

MCU 内部的高级定时器会将这些时间值转化为 6 路互补的逻辑方波信号(通常为 3.3V)。 为了防止同一相的上下桥臂 MOS 管在极短时间内同时导通导致母线直接对地短路炸管,MCU 的定时器会在这 6 路信号的上升沿和下降沿交替处,强行插入一段微小的全关断安全时间,即 死区(Dead-time)详情见:PWM 与比较匹配中断 。

H桥的栅极驱动器

MCU 引脚出来的 3.3V 逻辑电平不仅电压低,且电流极弱(仅几毫安),根本无法驱动功率 MOS 管(MOS 管的栅极存在较大的寄生电容,快速开启需要克服米勒平台,需要数安培的瞬态大电流)。 因此,逻辑 PWM 必须先进入栅极驱动芯片(四开关双向 Buck-Boost里有)。它负责将 3.3V 的逻辑信号拉升到 10V~15V,并提供强劲的推挽驱动电流,确保 MOS 管能被极其干脆利落地打开或关闭,降低开关损耗。

第三步:肌肉暴力斩波(逆变桥 MOS 管高速开关)

得到驱动后,逆变桥上的 6 个 MOS 管开始以极高的频率(通常 10kHz 到 40kHz 之间)高频开合。这相当于把直流母线上的电压(),像切菜一样“斩”成了一段一段宽度不等的脉冲方波(PWM)。此时,直接用示波器测量电机三相端子上的信号,看到的绝对不是正弦波,而是不断在 0 和 之间狂飙跳变的 高频电压方波 。

第四步:物理魔法平滑(电机绕组电感滤波)

既然加在电机相线上的是方波,为什么电机还能丝滑平稳地旋转?这得益于电机定子线圈天然的物理属性: 电感() 。电感最核心的特性就是“阻碍电流突变”。当高频方波电压加在电感绕组上时,电流来不及瞬间飙升或骤降,只能随着电压的积分缓慢上升和下降。这相当于电感天然充当了一个完美的低通滤波器。