对用于敞开车库门等运用的小型沟通感应电机而言，运用三相逆变器电路能够极低的本钱完结速度操控和软启 动。这些固定分相电容式（PSC）电机在一切电机类型中可 谓是最简略的，也是上述运用范畴运用最广泛的电机类型。 它们的发动转矩和发动电流都小，但可能会因为选用无极性 电容而功率低下，这些电容往往在电机中最早损坏。
假如两个绕组之间的相位差缺乏，这类单相电机就无 法工作，因而它们也常被称为双相电机。而在输入信号和绕 组之间放置一个电容便能够发生挨近90˚的相位差。开关一般运用继电器来替代，经过沟通两个相位（超 前变为滞后，滞后变为超前）来完结方向操控。电容值一般 由电机制造商规则，对功率低于0.75 kW也便是咱们正在讨 论的这种电机类型而言，电容值一般介于5至50 µF范围内。 应稳重挑选电容，以便批改功率因数来获取最大的功率效 率。图1展现的是一个传统沟通感应电机的拓扑结构。额外电压一般很高，大约为220至450V，详细取决于输 入电压。因为两端接的是沟通电压，因而不答应电容有极性。假如电容呈现毛病，电机也会随之中止滚动。因而，能
图1 传统沟通感应电机的拓扑结构；电容供给所需相位差以发生旋转磁场
图2 配有三个半桥的单相逆变器；6个PWM信号被用于驱动相连的鼠笼
式PSC电机
否挑选正确的电容也是至关重要的。
在实践情况下，电容也是具有电阻的，当RMS沟通纹 波电流流过期，因为电容的等效串联电阻，会发生热量。在 挑选固定电容时，咱们应权衡中止状况的发动转矩功用和运 行时的转矩动摇按捺功用。因为电容的额外伏安值较高，它 一般会被挑选来满意最低的发动功用要求，但这也导致了运 行功率低下。关于两个绕组不同的电机，就需求给两个相位供给不 同的电压。这种不对称是因为电容和电机的电感形成了谐振 电路。这样就形成了其间一个绕组电压升高，导致了电流不 均匀。但是，三相逆变器能够被用来替代固定电容，如图2所
图3 测功机上的测验设备
图4 整个体系的顶层概观
示。这使得咱们能够经过给各个绕组施加适量的电压来调整 电机的转速，然后防止有些较弱的绕组呈现过载现象。
若 异 步 驱 动 线 圈 ， 即 使 没 有 电 容 电 机 也 仍 然 可 以 旋 转。这能够经过在软件中创立三个相位来完结。这些三相电 压能够互为基准，由此分别在两个电机绕组上发生两个波 形。只需取其间一个的相位作为基准或中性相位，即可创立 两个波形。这三个相位的创立能够凭借PWM技能在软件中 轻松完结。
1 比较
咱们能够进行下面这些测验将PSC工作办法和不带工作 电容的逆变器办法做比较。它们是：转矩测验，描绘电机变 频驱动的作用；加快和速度测验，确认哪种办法能够使电机 轴滚动最快以及负载加快到底有多快；功率测验，比较输出 功率和输入功率的实践重量并丈量功率因数和其它导致低效 的要素。
这三个测验涵盖了电机操控范畴最广泛的规划考量。 一切测验都无需运用有别于其他测验的特别设备。针对三个 独立测验所做的各个剖析能够运用相同的数据子集。测验装 置如图3所示。
该测验运用0.19 kW、布线装备均衡的单相电机。两个 绕组具有相同的电阻和电感。一个霍尔效应传感器被用于测 量电机轴的转速。输入是单相两线制220V/60Hz电源。输出被馈送到逆变器上的两个端子。PC接口工作Magtrol的M-Test 7软件。可编程操控器把软
件中的测验设置运用到测功机上，并读取所施加的转矩。功 率剖析仪读取和记载一切其它读数。
从转矩测验开端，咱们显着发现，若满意电机规划标 准，则频率在50至60 Hz之间时电机拥有约0.75 Nm的最高启 动转矩。频率高于和低于60 Hz时转矩较低。但是，低频率 并不能发生稳定的转矩曲线。频率低于60 Hz就需求微调电 压频率比，以防止形成电机损耗和电机驱动的不精确。在最 大电压下，应坚持频率低于60 Hz。
低频会导致电感阻抗减小。对这一下降的阻抗施加高 电压，则会进步定子电流，然后发生更高的转矩。此刻需求 进行微调来保证转矩曲线为线性。
两种办法发生的曲线形状大有不同。电容办法的发动 转矩更大一点，并且在60 Hz时比逆变器配电盘加快更快。 逆变器配电盘发生的是类似于D类规划电机的曲线，而PSC 工作拓扑发生的是类似于A类的转矩曲线。由固定电容引起 的不等电压起伏又形成了定子内励磁磁通的不等起伏。因为 这种特别电机各个绕组的阻抗相同，逆变器配电盘企图在各 个绕组创立等量的电流。因为驱动拓扑存在这些差异，转矩 曲线的形状并不类似。
现在来看看当转子被锁住时的发动转矩，假如设置逆 变器只在调制频率为60 Hz时滚动电机，那么逆变器就无法 带动与PSC办法相同巨细的负载。但是，逆变器配电盘能够 运用变频驱动来带动更大的负载。规划人员有必要还要权衡大 的发动转矩与功率和速度之间的联系。
操控电压和频率最显着的优点便是规划人员能够操控 电机轴的转速。它旋转的越快，负载就能越早被推挽至终究 值。关于车库门或门控体系运用而言，这将是一个要害的设 计中标亮点。
2 逆变器配电盘
因而，逆变器配电盘使得电机的功用优于选用PSC办法 驱动的相同电机。PSC办法只能以一个频率驱动电机，所以 转速无法超越其同步转速。
逆变器配电盘能够被构建成一个特定于运用的渠道而 非一个通用演示板。但是，它供给了许多输入和输出（I/ O）接口以便用户操作和修正。逆变器被规划成能够驱动 单相或三相沟通感应电机。配电盘概观如图4所示，运用了Microchip的PIC16F1509单片机。该配电盘在规划时考虑到了灵活性，
因而能够挑选运用或不运用其间的某些特性来到达最优化的意图。大部分I/O接口运用默许代码，但
是依然有满意的空间答应开发人员进行自定义修正。I2C线 路也能够自在增加恣意从设备。
部分I/O接口能够经过多路复用办法共用一个引脚，以 此来增加能够运用的I/O接口数量。经过两个四通道光电耦 合器和一个单通道光电耦合器，可独立满意各用户接口的要 求。配电盘供给两个开关按钮和两个电位器。一起，还有连 接插头用于衔接外部I/O，比方车库门敞开触发传感器。这 两个电位器光电耦合电路中的晶体管作业在其放大区。因为 光耦LED不具有线性I-V曲线，因而输出是近似线性的。每 个电位器会耗费30 mA范围内的大电流。
数 字 按 钮 和 辅 助 输 入 均 已 配 置 为 电 平 变 化 中 断 输 入
（IoC）。这使得CPU无需不断查看引脚的电压电平。不管 何时检测到一个IoC，都有必要读取ADC读数来确认是哪一个 输入引起的中止。
3 工作
当PIC16F1509单片机进行引脚初始化并中止电机时，电机处于闲暇状况。当发动按钮被按下时，电机运用软发动 办法开端工作，以线性办法调理频率和电压，以便电机能够 缓慢提升到工作速度。当软发动操作完结时，电机便转到了 工作状况。
在主操控循环内，电机速度和电流跳变点会被不断查 询。一旦检测到过流现象，电机就会被中止，而LED状况灯 会闪耀以提示呈现毛病。一般会运用刹车按钮或软中止来使 电机中止工作返回到闲暇状况。
4 定论
用于车库门等运用的沟通感应电机可挑选由逆变器配 电盘替代传统%&&&&&%来驱动。这使咱们只需求较低的本钱就可 认为电机增加快度操控和软发动功用。该逆变器配电盘选用 了Microchip的P%&&&&&%16F1509 8位单片机。
