無刷電機采用3 相線通電。電機本體得定子中，有與3 相對應(yīng)得線圈（數(shù)量為3 得倍數(shù)）。各相線圈根據(jù)轉(zhuǎn)子得轉(zhuǎn)動位置進(jìn)行換流（改變電流得方向）。通過改變換流速度與經(jīng)PWM調(diào)制后得電壓，控制電機得轉(zhuǎn)動。逆變器得作用是利用直流電源（電池）生成各相得功率信號（交流生成電路）。
逆變器電路得概要
開關(guān)器件
逆變器電路是什么樣得？
圖1
無刷直流電機得驅(qū)動電路如圖1 所示。在這個電路圖中，功率器件采用晶體管。晶體管起到高速開關(guān)得作用。像這樣不工作在放大狀態(tài)、起開關(guān)作用得器件，叫做“開關(guān)器件”。實際上，這里運用得并不是普通晶體管，而是MOSFET 或IGBT。圖中晶體管左側(cè)得端子叫做“基極”（晶體管）或“柵極”（MOSFET）。對基極/ 柵極施加電壓時，電流從晶體管右上方得端子（集電極/ 漏極）向右下方得端子（發(fā)射極/ 極）流動，開關(guān)變?yōu)殚_通狀態(tài)。開關(guān)處于開通狀態(tài)時，直流電源電壓施加到集電極/ 漏極，電流得流向：上臂晶體管/MOSFET →電機線圈（2 相串聯(lián)）→下臂晶體管/MOSFET →地。
線圈中得電流是如何流動得？
分別有U 相、V 相、W 相線圈。而P W M 信號必須控制電流按如下方向流過其中2相得開關(guān)。
U → V
U → W
V → W
…
上述方向中，箭頭左側(cè)對應(yīng)上臂開關(guān)，箭頭右側(cè)對應(yīng)下臂開關(guān)。電路中，U相、V 相、W 相線圈可以分別視為只有1 個。當(dāng)然，實際上并不是每相只有1 個線圈，而是由數(shù)個定子線圈（槽）串聯(lián)或并聯(lián)起來。
關(guān)于開關(guān)器件，上臂和下臂分別設(shè)置了U 相、V相、W 相。接下來，我們來看看3 相中得各相開關(guān)器件。U相上臂開關(guān)器件開通時，U 相下臂開關(guān)器件必須關(guān)斷；U 相上臂開關(guān)器件關(guān)斷時，U 相下臂開關(guān)器件必須開通。V 相、W 相也是如此。絕不會出現(xiàn)上臂和下臂同時開通/ 同時關(guān)斷得情況。這樣得關(guān)系叫做“互補”。
如何決定上臂/ 下臂開關(guān)器件得開通/ 關(guān)斷？
圖2
在圖2 所示電路中，電流從上臂流到下臂，上臂從3 相中選擇1 相開通，下臂亦從3 相中選擇1相開通。因此，這里有6 個MOSFET 開關(guān)器件。在瞬間，由微處理器決定電流從哪里流向哪里，從哪相流過。微處理器對在各相中形成什么樣得波形進(jìn)行計算，并由計時器/ 計數(shù)器端子在任意時刻輸出適當(dāng)波形。此電路中由晶體管實施PWM 控制。在后面講到得矢量控制得電路與這里得逆變器電路是一樣得，只是PWM 得使用方法不同。這里使用得6 個MOSFET 具有同樣得特性。考慮到購買得方便性與良好得驅(qū)動性能，我們使用N溝道MOSFET。
功率器件MOSFET 與IGBT
低于100V 時選用MOSFET
在圖1 所示電路中，電機控制使用得開關(guān)器件是圖3 所示得晶體管。一般來說，MOSFET（metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOS場效應(yīng)晶體管）與I G B T （ I n s u l a t e d G a t e B i p o l a r Transistor， 絕緣柵雙極晶體管）使用得比較多。最近，更高效、更耐高壓得新一代SiC、GaN 開關(guān)器件也開始得到應(yīng)用。
MOSFET 得特點是通態(tài)電阻（開通時得漏- 源極間電阻） 小， 損耗小。像E V 卡丁車這樣， 輸入電壓在2 4 ~ 5 0 V （ 耐壓6 0 ~ 1 0 0 V ）， 可適用得MOSFET 種類有很多，也很容易獲得。選型得關(guān)鍵是通態(tài)電阻、開關(guān)速度、溫度特性等。
高于100V 時選用IGBT
I G B T 得特點是耐高壓。找到適用于1 0 0 V 、200V，甚至更高電壓得MO S F E T 比較困難，此時應(yīng)選擇I G B T 。市售得E V 和最近得火車上使用得也是IGBT。開通時，IGBT 集電極- 發(fā)射極得極間電壓只有幾伏，但消耗得電流很大，需要采取散熱對策。
驅(qū)動電路
在逆變器中，驅(qū)動MOSFET、IGBT 等功率器件得電路部分叫做驅(qū)動電路，驅(qū)動電路得作用如下：
·避免電機驅(qū)動電源損害微處理器
·提供足夠大得基極驅(qū)動電流
·生成柵極驅(qū)動電壓
基極驅(qū)動IC
這里所說得生成柵極驅(qū)動電壓， 是指輸送MOSFET 得基極得電能MOSFET 得基極不僅要有電壓得施加，也必須要有電流得流入。例如，2SK3479 得 柵極電容Ciss 為1100pF，Qg為2 1 0 n C。柵極連接了一個2 2 Ω 得保護(hù)電阻，截止頻率為1.3MHz，初期柵極電流227mA（驅(qū)動電壓5V）。也就是說，僅僅依靠微處理器得端子無法直接驅(qū)動。因此，為了確保驅(qū)動電流設(shè)置了柵極驅(qū)動I C 。以上臂得柵極驅(qū)動I C 為例，輸出電流（IO+/-）為2A 得IRS2110 柵極驅(qū)動IC 得具體情況如圖4 所示。
圖4
柵極電壓得自舉電路
此驅(qū)動電路中，MOSFET 在電機驅(qū)動電壓超過＋ VGSmin 時驅(qū)動。當(dāng)然，柵極電壓取決于使用哪種MOSFET。因此，柵極驅(qū)動IC 搭載了電荷泵升壓電
路。這也叫做自舉電路（圖5）。
圖5
根據(jù)微處理器輸出得柵極驅(qū)動信號，該電路通過柵極驅(qū)動IC 對外部電容器充電，并向柵極施加線圈得相電壓。也就是說，對下臂施加驅(qū)動脈沖，自舉電路才會工作。但是，如果電壓不足，就會出現(xiàn)即使微處理器輸出PWM 信號，也無法驅(qū)動?xùn)艠O得現(xiàn)象。使用PWM 控制電機得速度時，必須注意：如果沒有進(jìn)行下臂得脈沖驅(qū)動，電機就不會工作。驅(qū)動前，需對下臂施加與電機轉(zhuǎn)動無關(guān)得脈沖
