1、PWM調制方式對換相期間電磁轉矩的影響

對于橋式電路結構的三相直流無刷電機，PWM調制方式通常分為全橋調制和半橋調制兩大類型。對全橋調制逆變橋所有功率開關V₁～V₆。都進行脈寬調制。在任意時刻、只對逆變橋的上半橋V₁、V₃、V₅(或下半橋V₂、V₄、V₆)進行脈寬制，稱為半橋調制。全橋調制方式功率管的開關損耗是半橋調制方式的2倍，降低了控制器的效率。

分析了換相轉矩波動與PWM調制方式的關系，得出結論：在相同的平均電磁轉矩下、半橋調制方式比全橋調制方式的穩態轉矩波動小，在相同的PWM占空比及相同的母線電壓下，半橋調制方式的繞組電流穩態值要大于全橋調制方式的繞組電流穩態值。因此半橋調制方式的PWM調制得到了更為廣泛的應用。

對于半橋調制，又分為“不對稱半橋調制”和“對稱半橋調制”。不對稱半橋調制是指6個狀態始終只對上橋臂或只對下橋臂的功率管進行PWM調制。對稱半橋調制是指將每個功率管的開關狀態分為兩個不同階段，前60°保持全通(或調制)，后60°進行調制(或全通)，即上下橋臂對稱調制。也就是說，6個功率管輪換進行PWM調制，每個導通狀態對應一個功率管斬波。這樣，半橋調制方式可以分為H-pwm-L-on、H-on-L-Pwm、 on-pwm和pwm-on四種PWM調制方式。換相轉矩波動的大小隨著調制方式的不同而不同。當直流無刷電機反電動勢為梯形波、系統采用兩兩導通、三相六狀態的120°導通方式時，四種半橋PWM調制方式的輸出波形如圖所示。

四種半橋PWM調制方式的輸出波形

（a）h-pwm-l-on   （b）h-on-l-pwm   （c）on-pwm  （d）pwm-on

研究表明，在四種半橋調制調制方式中，pwm-on調制方式(即前60°調制，后60°全通)的換相轉矩波動最低，因而采用pwm-on半橋調制方式可減小直流無刷電機的換相轉矩波動，有利于提高系統伺服精確度。在此半橋調制方式再采用補償電流法可有效抑制換相轉矩波動，可使轉矩脈動的幅值減小57.1%。

2、PWM控制方式對非換相期間轉矩的影響

PWM控制還有另外一個問題,就是當電機工作在星形三相六狀態反電動勢為梯形波時，一般認為，電磁轉矩是由流過兩相繞組的電流大小決定的，沒有考慮截止相在非換相期間的電流狀態對電磁轉矩的影響。實際上，在非換相期間，在截止相上可能會有續流流過，該電流將參與到總的電磁轉矩的合成中去，破壞了原來只有兩相電流合成電磁轉矩的狀態，從而加劇了非換相期間的電磁轉矩波動。不同的PWM調制方式對非換相區間電磁轉矩脈動的影響程度有區別。分析和仿真實驗結果表明，單斬(即半橋調制)上橋調制時，截止相在其反電動勢小于零時產生續流,單斬下橋調制時,截止相在其反電動勢大于零時產生續流,雙新調制(即全橋調制)時，截止相不會有續流。全橋調制雖然不會出現截止相續流導通的現象，但這種調制方式的開關損耗比較半橋調制大。

為了解決這個問題，近年來有學者提出了許多新的PWM調制方式，其中30°調制方式又稱為“Pwm-on-pwm”調制，是一個較成功的方式。它的每只開關管在120°開通中前30°和后30°期間進行PWM調制，中間60°區間保持恒通。30°調制既完全消除了截止相導通的現象，又能夠降低開關損耗。但是，在30°調制需要再加裝三路位置傳感器，才能滿足控制要求。在這種情況下,電動機系統就會変得復雜，同時也增加了成本。

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