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2020/10/27 14:29:06 點擊：

1. 內容簡介

在電機控制器的設計過程中，對功率器件MOSFET的漏極電流 $_{D}$ 進行校核計算是一項重要工作。這里把我自己的一些推導過程做簡單敘述，主要針對某型車用電機所匹配的電機控制器，功率器件為N-MOS，交流端輸出波形為正弦波，并且假設調制比。下文里面出現的變量均如題圖所示。

對于特定的某相而言，例如U相，其交流輸出的電流的有效值 $_{L}$ 實際上由與之串聯的MOS提供，所以數值上等于從對應的MOS的漏極D輸入、源極S輸出的漏極電流 $_{D}$ ，有：

$I_{D}$ ，漏極電流(有效值)；

由于三相是對稱的，所以V、W相的表達式也是如此。這里為了行文簡潔，不標注表示U相的角標。下文如果沒有專門說明，也是針對U相做分析。

交流端由于是三相，所以應考慮區分相電壓和線電壓。其中，U點相對V點的交流線電壓 $_{L}$ 的峰值等于直流母線電壓 $U_{D C}$ ，對于SVPWM方式，線電壓 $U_{L}$ 的有效值為直流母線電壓 $U_{D C}$ 的 $1/\sqrt{2}$ ，即：

$U_{D C}$ ，直流母線電壓；

電機采用星形接法，電機的A相繞組和電機控制器的U相串聯，所以電機A相的相電流 $I_{p}$ 與電機控制器U相的線電流 $I_{L}$ 相等：

$I_{L}$ ，輸出端線電流；

電機采用星形接法，電機A相的相電壓等于電機控制器線電壓的 $1/\sqrt{3}$ ，即：

$U_{L}$ ，輸出端線電壓；

考慮電機A相繞組，其有功功率等于加在它身上的相電壓 $U_{p}$ 、通過它的相電流 $I_{p}$ 、當前功率因數 $cos\varphi$ 三者的乘積，再考慮共有三個一樣的繞組，所以整個電機的有功功率 $P$ 為：

代入上文得到的相電壓 $U_p$ 和相電流 $I_{p}$ 的表達式，得到有功功率 $P$ 關于電機控制器線電壓 $U_{L}$ 和線電流 $I_{L}$ 的表達式：

再代入線電壓 $U_{L}$ 和線電流 $I_{L}$ 的表達式，得到有功功率 $P$ 關于直流母線電壓 $U_{D C}$ 和漏極電流 $I_D$ 的表達式：

以上各式中，
$φ$ ，功率因數；
$U_{p}$ ，電機端相電壓；
$I_{p}$ ，電機端相電流；
$U_{L}$ ，交流輸出端線電壓；
$I_{L}$ ，交流輸出端線電流；
$U_{D C}$ ，直流母線電壓；
$I_{D}$ ，漏極電流；

由有功功率 $P$ 的表達式可以反求漏極電流 $I_{D}$ ：

$P$ ，有功功率；
，功率因數；
$U_{D C}$ ，直流母線電壓；
$I_{D C}$ ，直流母線電流；

需要注意的是，這里漏極電流 $I_{D}$ 是單個半橋臂，本例中也就是題圖中所示的單個MOS提供的漏極電流。但如果半橋臂是由N個MOS并聯的，則 $I_{D}$ 應為N個MOS的漏極電流之和。

$I_{D}$ 為漏極電流的有效值，由于輸出波形是正弦波，所以漏極電流的峰值為漏極電流有效值的 $\sqrt{2}$ 倍，即：

假設橋臂使用N個MOS并聯。那么可以使用規格書中提供的連續漏極電流的許用值校核 $I_D/N$ 和 $I_{Dm}/N$ ，并使用脈沖漏極電流許用值校核 $I_{D m}$ 。

注意這里是用N個MOS的總漏極電流峰值 $I_{D m}$ 和單個MOS的脈沖漏極電流許用值做比較。這是考慮到各MOS存在差異，導通時間并不相同，所必然會存在只有一個MOS導通的時刻。此時，這個提前導通的MOS承擔了本應由N個MOS共同承擔的所有電流，也就是 $I_{D m}$ 。