在电机驱动领域，三相全波无刷电机的驱动方式一直是研究的热点。本文将详细介绍 “三相全波无刷电机的正弦波激励 PWM 驱动”，为相关领域的技术人员提供深入的技术参考。

在上一篇文章中也提到过，三相全波无刷电机的激励方式主要有 120 度激励驱动和正弦波激励驱动两种。从性能方面进行对比，三相全波无刷电机的正弦波激励驱动在控制精度、效率、噪声等方面展现出明显的优势。正弦波激励能够实现更平滑的转矩输出，从而提高控制精度；其连续的激励方式减少了能量的损耗，提升了效率；同时，也降低了电机运行过程中产生的噪声。然而，在系统的复杂性和成本方面，三相全波无刷电机的矩形波驱动更胜一筹。矩形波驱动的电路结构相对简单，所需的控制元件较少，因此成本较低。

三相全波无刷电机的驱动：有、正弦波激励 PWM 驱动电路示例

正弦波激励驱动通过由高边和低边组成的驱动器所具备的三相控制和驱动电路来实现驱动。以下是带有传感器的正弦波激励 PWM 驱动的电路框图和各输入输出波形图示例。其基本工作原理是将来自三个的信号输入至霍尔放大器的输入端，经过波形合成的信号通过比较器和三角波转换为 PWM 信号，由输出段 MOSFET 来驱动电机的。A1、A2、A3 的 PWM 信号的等效电压为 120 度相位差的正弦激励波形。

与 120 度激励（120 度导通 60 度关断的矩形波激励方法）不同，正弦波驱动采用 180 度激励。由于是通过正弦波对零到值实施激励，因此电机工作更平稳，噪声更低。另外，PWM 还有助于提高效率，它可以根据电机的负载情况动态调整脉冲宽度，从而实现对电机功率的控制。

三相全波无刷电机的驱动：有传感器、正弦波激励 PWM 驱动波形示例

下面使用各波形示例进行详细说明，先来了解正弦波 PWM 转换。

以前面框图中的 H1P/H1N 输入通道为例。霍尔放大器的输出 H1 通过波形合成电路变为图中紫色的正弦波 M1。来自 M1 和三角波振荡器的三角波被输入比较器，作为比较结果，输出具有脉冲宽度的矩形波 P1（比较器输出）。P1 是通过电平转换和同时导通防止电路来控制输出段 MOSFET 的栅极，从而驱动电机线圈的 PWM 输出。这种使用比较器和三角波的 PWM 转换是很常见的方式，并且是很多电路中使用的方法，比如开关稳压器的 PWM 生成等。

接下来，请看各输入输出波形。电压的输入 H1P/H1N～H3P/H3N，是以差分方式接收来自霍尔元件的信号，并输出 H1～H3 相位差 120 度的正弦波（参见波形图 “霍尔元件电压波形”）。霍尔元件电压通过波形合成电路成为 M1～M3。此时，以比原始相位超前 30 度以上的相位生成各波形（参见 “合成波形”）。称为 “超前角” 的概念将会另行详细介绍。如前所述，M1～M3 通过比较器与三角波进行比较并被转换为 PWM 信号（参见 “比较器波形 P1～P3”）。电机线圈的电压波形是 PWM 信号，但波形图中显示的是等效电压波形。可以看出等效电压波形是正弦波驱动。

当然，线圈电流是正弦波。通过波形合成电路使相角超前，从而使线圈电流波形的相角总是比霍尔元件电压（H1～H3）超前 30 度。这一系列的控制称为 “超前角控制”。120 度激励时，在线圈电压波形中看到有线圈电流的 ON/OFF 引起的尖峰噪声，但在正弦波激励驱动时，由于是 180 度激励，没有 ON/OFF，因此不会发生尖峰噪声。