为了便于大家了解转矩脉动小的驱动方式，我们使用下图再次讲解一下转矩脉动的发生原理。

在120度驱动的情况下，绕组产生的电磁体合成磁场不仅大小有脉动，其角速度也有脉动。例如在图中的A区域，绕组磁场只在U相和V相产生，所以角速度为零。由于电流值会变化，所以大小也会发生变化。在B区域，V相磁场减弱，W相磁场开始增强。此时，磁场旋转速度快，磁场强度偏弱。在C区域中，角速度仍为零，只有大小发生变化。由于电磁体的磁场像这样在速度和大小上存在脉动并不断变化，所以总转矩也发生脉动。

那么，怎样才能抑制这种转矩脉动呢？答案是只要保持电磁体的磁场大小恒定和角速度恒定即可。只要角速度恒定，那么与转子之间的角度关系也是恒定的，sinθ将是恒定值（假设转子恒速旋转）。这样的磁场可以通过使绕组电流为正弦波来实现。当角度互差120度的正弦电流通过U、V、W三相线圈时，电磁体的合成磁力就会变成大小恒定、角速度恒定的旋转磁场（参见下图）。

要使绕组电流成为正弦波，施加的电压也需要是正弦波状的。在电机驱动器中，这种正弦波状的电压是通过PWM控制来实现的。在之前的文章“脉冲状的施加电压”中，提到“为了改变施加电压的大小”而实施的PWM控制，还可以通过在一个通电周期内改变每个预定角度的Duty值来形成正弦波状电压。使驱动波形呈正弦波状的驱动方式称为“正弦波驱动（正弦波激励）”（后续这两种说法将按照同义使用，不做特别区分）。

可以通过PWM控制来施加正弦波状的电压。这里的PWM控制与120度驱动存在不同之处，我们通过下图来具体了解一下。

在120度驱动时，PWM脉冲的宽度根据要施加的电压值而保持恒定。例如，如果指令占空比为60%，那么PWM脉冲在整个区域内为60%。

而在正弦波驱动中，会反应与电角度对应的正弦波值。但是，由于正弦波驱动的驱动波形有多种（后续会介绍），因此在这里请作为其中一个示例来理解相关内容。

例如，如果指令占空比为60%，那么正弦波的振幅将为30%。在上图中，波形是最大占空比为80%、最小占空比为20%，最大和最小之间的宽度为60%。如果从这里减小指令占空比的值，那么示意图将呈现上下两边的占空比都接近50%的状态。用公式表示为：Duty指令/2×sinθ＋50 [%]。另外，虽然图中未显示，但还一些波形是通过使最小占空比恒定为0%而创建的。用公式表示这种情况的话，公式为：Duty指令/2×(sinθ＋1) [％]。

当使用示波器观测施加这样的PWM脉冲后的电信号情况时，将能看到下图所示的波形。

该波形与120度驱动（参考：“无刷电机驱动的实际信号波形”相比大概有两个不同之处。

・UL也是PWM脉冲，波形看起来像是UH的反转波形。

・电源电流的峰值看起来像层叠的山峰。放大后，电源电流的波形呈凹凸状。

后续会详细介绍它们的原因。

■<“占空比（Duty）的两种含义”>
在本系列文章中，“占空比（Duty）”这个术语出现了很多次，该术语主要表示两种含义。一种是作为从外部输入的施加电压指令而使用的占空比（Duty）。表示要施加的电压大小（从最大100%到最小0%）。另一种是每个实际PWM脉冲的占空比（Duty）。在120度驱动时，这个“占空比（Duty）”的含义基本相同，但在正弦波驱动时则含义不同，其具体含义会因使用环境而异，这一点需要了解。

正如之前提到的“UL看起来像是UH的PWM脉冲反转”，在电机驱动器中，针对高边晶体管的栅极信号Hi/Lo（ON/OFF），有时候需要使低边晶体管的信号成为互补的Hi或Lo。这是使绕组引脚的电位保持Hi或Lo不变的重要操作。

关于绕组引脚的电位恒定，在介绍120度驱动时略有涉及。这是因为，出于稍后将提到的原因，在120度驱动中，很少进行这种互补PWM脉冲操作。然而，在正弦波驱动时，“绕组引脚电压要符合控制器的预期（=恒电位）”这一点更重要，因此需要进行互补操作。

为了说明互补PWM的效果，我们先用下图（单边PWM）来介绍试图通过高边晶体管的ON/OFF（而不是互补）来调整绕组引脚电压时的情况。如图左侧所示，当高边晶体管处于导通状态时，绕组引脚电压变为Hi。要注意此时的绕组电流方向。如前所述，在正弦波驱动中，绕组电流在这种状态下既可能是正的也可能是负的。

在这里我们假设高边晶体管处于关断状态。此时，只要绕组电流为正向，绕组引脚电压就会通过低边二极管变为Lo，因此电位符合预期。但是，如果电流为负向，则绕组引脚电压仍然为Hi，导致与控制器输出的PWM脉宽（占空比的值）不一致。这意味着正弦波驱动时会产生正弦波形紊乱的情况。

要消除造成此类波形紊乱的因素，就需要进行互补PWM操作。如下图（同步整流）所示，只要在高边晶体管关断的状态下使低边晶体管导通，那么无论电流的流向如何，绕组引脚都为Lo。这样，通过互补PWM操作，可以施加控制器预期的电压，比如希望绕组引脚电压为Hi时就为Hi，希望为Lo时就为Lo。这种PWM脉冲控制方式称为“同步整流”、“互补PWM”、“高低边PWM”等。

顺便提一下，虽然我们在这里不会详细讲解，但是在将PWM脉冲作为同步整流方式来保持绕组引脚电位恒定时，也有弊端（*）。120度驱动时，高边晶体管导通时的电流方向为正，因此基本可以施加预期的电压，但在某些情况下，权衡其弊端后可能使用单边PWM的方式更好。如上所述，对于控制开发而言，选择适合目的和用途的PWM方式是非常重要的。（*再生电流的影响、制动现象等）

另外，实际的栅极信号并不完全互补，在Hi和Lo切换的时间点，存在高边和低边栅极信号均为Lo的部分。这个Lo的时间称为“死区时间”。这是为了避免高低边晶体管同时处于导通状态时引发的直通电流问题。

在“电源电流”一文中，提到过电源电流会根据功率晶体管的ON/OFF状态而流动。在正弦波驱动时，这种ON/OFF状态要比120度驱动时复杂，所以会呈现下图所示的波形。

本图中的PWM脉冲波形是将一个通电周期中的A点附近（左图）放大后的波形图。下面我们以中间图所示的①、②时间点的波形为例进行讲解。

首先，在①中，U电压为Hi，V电压为Lo，W电压为Lo。因此，流过绕组的电流沿着下面电路图所示的路径流动。从图中可以看出，此时从电源流出的电流经过U相绕组并分流到V相和W相，然后汇合并返回电源。因此，①处的电源电流波形与U相电流波形相同。

接下来，在②处，V电压变为Hi，U电压变为Hi，V电压变为Hi，W电压变为Lo。与①时不同的是V相电流会流过高边晶体管。因此，流过电源的电流就相当于W相电流。但是需要注意的是，这里的极性是相反的。因此，②处的电源电流波形是W相电流极性反转后的波形。由于在①处和②处都可以看见绕组电流的波形，因此电源电流的波形看起来像层叠的山峰。

这种由晶体管的ON/OFF引起的电源电流波形变化应用广泛，因此好好理解这里介绍的概念是非常重要的。

还有，在120度驱动的情况下，在某个时间点只有一相被PWM控制，而在正弦波驱动的情况下，U、V、W三相都被PWM控制（某些驱动波形可能只有两相）。在这种情况下，各自的PWM脉冲位置关系均被纳入应该控制的项目。具体而言，如第一张图所示，有关断时间点位置关系右对齐的PWM脉冲，也有Hi（和Lo）区间中心对齐的PWM脉冲。这些PWM脉冲分别被称为“锯齿波比较PWM”、“三角波比较PWM”等（见下图）。每种PWM脉冲都有其各自的特点，具体特点后续另行介绍。