端電壓、相電壓、線電壓的區(qū)別

一、前言

在教學(xué)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有一些學(xué)員對(duì)端電壓、相電壓、線電壓的概念比較模糊，所以這篇文章打算詳細(xì)的介紹一下這三個(gè)概念，并用實(shí)際波形來(lái)給大家展示不同控制方式下的端電壓、相電壓、線電壓的波形實(shí)際都是什么樣的，以達(dá)到讓大家對(duì)這幾個(gè)概念不再模糊的目的。

下圖一給出三相逆變橋跟三相永磁同步電機(jī)(解釋方波控制波形時(shí)也等效為直流無(wú)刷電機(jī))連接示意圖，后面給出的概念，均參照該圖中的標(biāo)號(hào)定義。

圖一：三相逆變橋與三相永磁同步電機(jī)連接示意圖

二、端電壓、相電壓、線電壓概念介紹

網(wǎng)絡(luò)上，有很多資料對(duì)端電壓跟相電壓的概念描述很是模糊，甚至把端電壓跟相電壓的概念有時(shí)候都混為一談，下面先給出三個(gè)電壓的概念介紹，并以圖片的形式表示出來(lái)，幫助大家加深印象。

端電壓：在三相逆變橋與三相永磁同步電機(jī)連接示意圖中，三相線(U,V,W)相對(duì)于參考點(diǎn)o所測(cè)量得到的電壓稱為端電壓。

下圖二中，Uao，Ubo，Uco就表示三相端電壓。

圖二：三相端電壓測(cè)量示意圖

相電壓：在三相逆變橋與三相永磁同步電機(jī)連接示意圖中，三相線(U,V,W)相對(duì)于電機(jī)星型連接點(diǎn)N所測(cè)量得到的電壓稱為相電壓。

下圖三中，UaN，UbN，UcN就表示三相相電壓。

圖三：三相相電壓測(cè)量示意圖

但一般電機(jī)的星型連接點(diǎn)N都不會(huì)引出來(lái)，所以一般來(lái)說(shuō)是無(wú)法直接測(cè)量得到相電壓。如果想看相電壓波形，可用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電機(jī)相電阻的電阻模擬出星型連接點(diǎn)，測(cè)量三相線U，V，W相對(duì)于模擬星型連接點(diǎn)N1的電壓，也可等效反映相電壓。所以下圖四為虛擬星型點(diǎn)測(cè)量等效相電壓的示意圖。

下圖四中，UaN1，UbN1，UcN1就表示三相等效相電壓。

圖四：三相等效相電壓測(cè)量示意圖

線電壓：在三相逆變橋與三相永磁同步電機(jī)連接示意圖中，三相線(U,V,W)取任意兩根相線所測(cè)量得到的電壓稱為線電壓。

下圖五中，Uab，Ubc，Uca就表示其中三路線電壓。

圖五：三相等效線電壓測(cè)量示意圖

三、不同控制方式下測(cè)量的端電壓、線電壓、相電壓波形

1. 方波控制時(shí)，測(cè)量的端電壓波形、線電壓波形、相電壓波形

圖六：方波控制端電壓及線電壓波形測(cè)量圖

從波形上看，濾波前，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)管是PWM控制的，所以端電壓波形、相電壓跟線電壓波形中含有開(kāi)關(guān)斬波，濾波后，可以看到端電壓是梯形波，而濾波后的線電壓也是梯形波

因?yàn)闇y(cè)量電路沒(méi)有加濾波電路，所以這里僅展示濾波前相電壓波形。

2. SPWM控制時(shí)，測(cè)量的端電壓波形、線電壓波形

圖七：SPWM控制端電壓波形測(cè)量圖

圖八：SPWM控制線電壓波形測(cè)量圖

SPWM控制中，從測(cè)量波形上看，端電壓及線電壓也含有開(kāi)關(guān)斬波，通過(guò)展開(kāi)波形觀察，端電壓波形中是脈沖寬度逐漸變化的脈沖波，而濾波后的端電壓跟線電壓均是正弦波，又因?yàn)橄嚯妷焊€電壓只是有幅值上的差異，所以也可以得出SPWM控制的相電壓也是正弦波。

因此，SPWM控制中，端電壓、相電壓、線電壓均是正弦波，但是觀察到這些波形需要對(duì)原始測(cè)量波形進(jìn)行低通濾波。

3. SVPWM控制時(shí)，測(cè)量的端電壓波形、線電壓波形

圖九：svpwm控制端電壓及線電壓波形測(cè)量圖

SVPWM控制中，從測(cè)量波形上看，端電壓及線電壓也含有開(kāi)關(guān)斬波，而濾波后的端電壓是馬鞍波，線電壓是正弦波，又因?yàn)橄嚯妷焊€電壓只是有幅值上的差異，所以也可以得出SVPWM控制的相電壓也是正弦波。

因此，SVPWM控制中，端電壓是馬鞍波、相電壓、線電壓均是正弦波，但是觀察到這些波形需要對(duì)原始測(cè)量波形進(jìn)行低通濾波。

當(dāng)然，這些波形的關(guān)系，也可以通過(guò)相關(guān)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出，有志者可以自行推導(dǎo)，也可以關(guān)注張飛實(shí)戰(zhàn)電子FOC電機(jī)驅(qū)動(dòng)線上班，課程中會(huì)有詳細(xì)講解。

四、總結(jié)

本篇文章，通過(guò)對(duì)端電壓、相電壓、線電壓三個(gè)概念的介紹，力求讓大家對(duì)這三個(gè)概念別再混淆不清。而且也有很多工程師對(duì)不同控制方式下的端電壓、相電壓、線電壓波形不是很清楚，本文也通過(guò)實(shí)際的波形測(cè)試，為大家展示了三者各自對(duì)應(yīng)的波形示意圖。

希望各位讀者閱讀完這篇文章后，以后再碰到類似問(wèn)題，能夠輕松的說(shuō)出這些波形的測(cè)試方式以及對(duì)應(yīng)的波形形狀。

原文標(biāo)題：端電壓，相電壓，線電壓別還傻傻分不清楚

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審核編輯：湯梓紅