展示不同控制方式下的端电压、相电压与线电压的波形是什么样的
一、前言
在教学过程中，发现有一些学员对端电压、相电压、线电压的概念比较模糊，所以这篇文章打算详细的介绍一下这三个概念，并用实际波形来给大家展示不同控制方式下的端电压、相电压、线电压的波形实际都是什么样的，以达到让大家对这几个概念不再模糊的目的。
下图一给出三相逆变桥跟三相永磁同步电机(解释方波控制波形时也等效为直流无刷电机)连接示意图，后面给出的概念，均参照该图中的标号定义。
图一：三相逆变桥与三相永磁同步电机连接示意图
二、端电压、相电压、线电压概念介绍
网络上，有很多资料对端电压跟相电压的概念描述很是模糊，甚至把端电压跟相电压的概念有时候都混为一谈，下面先给出三个电压的概念介绍，并以图片的形式表示出来，帮助大家加深印象。
端电压：在三相逆变桥与三相永磁同步电机连接示意图中，三相线(u,v,w)相对于参考点o所测量得到的电压称为端电压。
下图二中，uao，ubo，uco就表示三相端电压。
图二：三相端电压测量示意图
相电压：在三相逆变桥与三相永磁同步电机连接示意图中，三相线(u,v,w)相对于电机星型连接点n所测量得到的电压称为相电压。
下图三中，uan，ubn，ucn就表示三相相电压。
图三：三相相电压测量示意图
但一般电机的星型连接点n都不会引出来，所以一般来说是无法直接测量得到相电压。如果想看相电压波形，可用远远大于电机相电阻的电阻模拟出星型连接点，测量三相线u，v，w相对于模拟星型连接点n1的电压，也可等效反映相电压。所以下图四为虚拟星型点测量等效相电压的示意图。
下图四中，uan1，ubn1，ucn1就表示三相等效相电压。
图四：三相等效相电压测量示意图
线电压：在三相逆变桥与三相永磁同步电机连接示意图中，三相线(u,v,w)取任意两根相线所测量得到的电压称为线电压。
下图五中，uab，ubc，uca就表示其中三路线电压。
图五：三相等效线电压测量示意图
三、不同控制方式下测量的端电压、线电压、相电压波形
1. 方波控制时，测量的端电压波形、线电压波形、相电压波形
图六：方波控制端电压及线电压波形测量图
从波形上看，滤波前，因为开关管是pwm控制的，所以端电压波形、相电压跟线电压波形中含有开关斩波，滤波后，可以看到端电压是梯形波，而滤波后的线电压也是梯形波
因为测量电路没有加滤波电路，所以这里仅展示滤波前相电压波形。
2. spwm控制时，测量的端电压波形、线电压波形
图七：spwm控制端电压波形测量图
图八：spwm控制线电压波形测量图
spwm控制中，从测量波形上看，端电压及线电压也含有开关斩波，通过展开波形观察，端电压波形中是脉冲宽度逐渐变化的脉冲波，而滤波后的端电压跟线电压均是正弦波，又因为相电压跟线电压只是有幅值上的差异，所以也可以得出spwm控制的相电压也是正弦波。
因此，spwm控制中，端电压、相电压、线电压均是正弦波，但是观察到这些波形需要对原始测量波形进行低通滤波。
3. svpwm控制时，测量的端电压波形、线电压波形
图九：svpwm控制端电压及线电压波形测量图
svpwm控制中，从测量波形上看，端电压及线电压也含有开关斩波，而滤波后的端电压是马鞍波，线电压是正弦波，又因为相电压跟线电压只是有幅值上的差异，所以也可以得出svpwm控制的相电压也是正弦波。
因此，svpwm控制中，端电压是马鞍波、相电压、线电压均是正弦波，但是观察到这些波形需要对原始测量波形进行低通滤波。
当然，这些波形的关系，也可以通过相关的数学推导得出，有志者可以自行推导，也可以关注张飞实战电子foc电机驱动线上班，课程中会有详细讲解。
四、总结
本篇文章，通过对端电压、相电压、线电压三个概念的介绍，力求让大家对这三个概念别再混淆不清。而且也有很多工程师对不同控制方式下的端电压、相电压、线电压波形不是很清楚，本文也通过实际的波形测试，为大家展示了三者各自对应的波形示意图。
希望各位读者阅读完这篇文章后，以后再碰到类似问题，能够轻松的说出这些波形的测试方式以及对应的波形形状。
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在教学过程中，发现有一些学员对端电压、相电压、线电压的概念比较模糊，所以这篇文章打算详细的介绍一下这三个概念，并用实际波形来给大家展示不同控制方式下的端电压、相电压、线电压的波形实际都是什么样的，以达到让大家对这几个概念不再模糊的目的。
下图一给出三相逆变桥跟三相永磁同步电机(解释方波控制波形时也等效为直流无刷电机)连接示意图，后面给出的概念，均参照该图中的标号定义。
图一：三相逆变桥与三相永磁同步电机连接示意图
二、端电压、相电压、线电压概念介绍
网络上，有很多资料对端电压跟相电压的概念描述很是模糊，甚至把端电压跟相电压的概念有时候都混为一谈，下面先给出三个电压的概念介绍，并以图片的形式表示出来，帮助大家加深印象。
端电压：在三相逆变桥与三相永磁同步电机连接示意图中，三相线(u,v,w)相对于参考点o所测量得到的电压称为端电压。
下图二中，uao，ubo，uco就表示三相端电压。
图二：三相端电压测量示意图
相电压：在三相逆变桥与三相永磁同步电机连接示意图中，三相线(u,v,w)相对于电机星型连接点n所测量得到的电压称为相电压。
下图三中，uan，ubn，ucn就表示三相相电压。
图三：三相相电压测量示意图
但一般电机的星型连接点n都不会引出来，所以一般来说是无法直接测量得到相电压。如果想看相电压波形，可用远远大于电机相电阻的电阻模拟出星型连接点，测量三相线u，v，w相对于模拟星型连接点n1的电压，也可等效反映相电压。所以下图四为虚拟星型点测量等效相电压的示意图。
下图四中，uan1，ubn1，ucn1就表示三相等效相电压。
图四：三相等效相电压测量示意图
线电压：在三相逆变桥与三相永磁同步电机连接示意图中，三相线(u,v,w)取任意两根相线所测量得到的电压称为线电压。
下图五中，uab，ubc，uca就表示其中三路线电压。
图五：三相等效线电压测量示意图
三、不同控制方式下测量的端电压、线电压、相电压波形
1. 方波控制时，测量的端电压波形、线电压波形、相电压波形
图六：方波控制端电压及线电压波形测量图
从波形上看，滤波前，因为开关管是pwm控制的，所以端电压波形、相电压跟线电压波形中含有开关斩波，滤波后，可以看到端电压是梯形波，而滤波后的线电压也是梯形波
因为测量电路没有加滤波电路，所以这里仅展示滤波前相电压波形。
2. spwm控制时，测量的端电压波形、线电压波形
图七：spwm控制端电压波形测量图
图八：spwm控制线电压波形测量图
spwm控制中，从测量波形上看，端电压及线电压也含有开关斩波，通过展开波形观察，端电压波形中是脉冲宽度逐渐变化的脉冲波，而滤波后的端电压跟线电压均是正弦波，又因为相电压跟线电压只是有幅值上的差异，所以也可以得出spwm控制的相电压也是正弦波。
因此，spwm控制中，端电压、相电压、线电压均是正弦波，但是观察到这些波形需要对原始测量波形进行低通滤波。
3. svpwm控制时，测量的端电压波形、线电压波形
图九：svpwm控制端电压及线电压波形测量图
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因此，svpwm控制中，端电压是马鞍波、相电压、线电压均是正弦波，但是观察到这些波形需要对原始测量波形进行低通滤波。
当然，这些波形的关系，也可以通过相关的数学推导得出，有志者可以自行推导，也可以关注张飞实战电子foc电机驱动线上班，课程中会有详细讲解。
四、总结
本篇文章，通过对端电压、相电压、线电压三个概念的介绍，力求让大家对这三个概念别再混淆不清。而且也有很多工程师对不同控制方式下的端电压、相电压、线电压波形不是很清楚，本文也通过实际的波形测试，为大家展示了三者各自对应的波形示意图。
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