在交流电机驱动中实现隔离

设计人员在交流电机驱动中实现隔离隔栅时有多种选择，但过去40年来，在系统中实现电流隔离的器件一直是光耦合器，也称为光隔离器或光电耦合器。尽管光耦合器具有成本效益且普遍存在，但其无法提供与隔离方法同等水平的温度性能或器件寿命。

TI的电容隔离技术在将二氧化硅（基础片上绝缘）用作电介质的电容电路中集成了增强的信号隔离功能。与光耦合器不同，其可将隔离电路与其他电路集成在同一芯片上。通过此工艺制造的隔离器具有可靠性、防震性和增强的隔离性，相当于单个封装中的两个基本隔离等级。

以下各部分探讨了交流电机驱动设计中与隔离相关的三个关键设计挑战，同时还***介绍了电容隔离相较于光耦合器的优势。

三相交流电机的定子绕制对称的三相绕组，在对称的 定子 的三相绕组中流过对称三相电流时会产生旋转磁场，由于该磁场随正弦交流电流变化而在空间不断地旋转，故称作旋转磁场。旋转磁场是一种大小不变，而以一定转速在空间旋转的磁场。 交流电动机同步转速，即等于旋转磁场的速度，用ns表示，其单位是“r/min（转/分）”。它的大小由交流电源的 频率 和 磁场的磁极对数（定子绕组的绕制方式决定磁极对数）决定。

交流电机绕组的几个基本概念

电角度和机械角度 电机圆周在几何上分为360度，这个角度称为机械角度。若磁场在空间按正弦波分布，导体切割这个磁场，经过N、S一对磁极，导体中所感应的正弦电动势的变化为一个周期，即360度电角度。换句话说，一对磁极占有的空间是360°电角度。如果电机有p对磁极，那么电机定子内圆一周按电角度计算即为P×360°，故

电角度=P×机械角度

极距τ

沿电机定子铁芯内圆每个磁极所占有的距离称为极距τ，即

式中 D为定子铁芯内径；p为磁极对数，2p称磁极数。

极距τ也可以用每一磁极所占的定子槽数来表示，若定子铁芯槽数为Z，则

线圈及节距

线圈是组成交流绕组的单元。线圈可以使单匝，也可以是多匝串联而成，每个线圈有首端和末端两引出线。如下图示：

每一线圈有两个直线边，称为有效边，分别放置在定子贴心的两个槽内。它们在定子圆周上的距离称为节距，用y1表示，一般用槽数计算。为使每个线圈获得较大的电动势，节距y1应接近极距τ。y1=τ的绕组为整距绕组。y1＜τ为短距绕组。