三相电压源逆变器电压重构原理

Gary Studio2026-05-05 13:07

最近看到了一个代码，有点好奇,ai说是电机星形连接的原因。

cpp 复制代码

float32_t VphaseA = Vtemp *
            (pVabc_pu->value[0] * 2.0f - pVabc_pu->value[1] - pVabc_pu->value[2]);

float32_t VphaseB = Vtemp *
            (pVabc_pu->value[1] * 2.0f - pVabc_pu->value[0] - pVabc_pu->value[2]);

原理如下：

1. 逆变器输出的电压是什么样子？

典型的三相电压源逆变器，三个桥臂的中间点分别接电机的 A、B、C 三相。每个桥臂上下管交替导通。

如果上管导通、下管关断，该相输出就接近直流母线正端 +Vdc；反之接近负端 0V。

用占空比 da, db, dc 表示上管导通时间占比（范围 0~1），那么三个桥臂的输出端相对于电源地的电压分别是：

cpp 复制代码

Va_gnd = da * Vdc
Vb_gnd = db * Vdc
Vc_gnd = dc * Vdc

这三个电压是相对于地 的，带有很高的共模电压（因为它们大致都在 Vdc/2 附近摆动）。

2. 电机真正感受到的电压是"相电压"，不是"对地电压"

电机是星形连接，三相绕组一端接逆变器输出，另一端接在一起形成星形中点 。

这个星形中点是浮动的，它的电压 Vn 是由三相平均电压决定的：

cpp 复制代码

Vn = (Va_gnd + Vb_gnd + Vc_gnd) / 3

那电机 A 相绕组上真正承受的电压（相电压）就是：

cpp 复制代码

Va = Va_gnd - Vn

把 Vn 的表达式代进去：

cpp 复制代码

Va = da*Vdc - (da*Vdc + db*Vdc + dc*Vdc)/3
   = Vdc * [ da - (da+db+dc)/3 ]
   = Vdc/3 * ( 3*da - da - db - dc )
   = Vdc/3 * ( 2*da - db - dc )

敲黑板：这就是 (2*da - db - dc) 的来源！

它的本质就是：去掉三相共有的共模电压，留下各相之间真正起作用的那部分差模电压。

同样地：

cpp 复制代码

Vb = Vdc/3 * ( 2*db - da - dc )
Vc = Vdc/3 * ( 2*dc - da - db )

而且很容易验证：Va + Vb + Vc = 0，符合星形无中线电机的物理规律。