變頻器的電源拓撲為AC→DC→AC，逆變器的電源拓撲為DC→AC，二者最明顯的區別就是變頻器比逆變器多包含了電源整流部分。那么問題來了，這兩種拓撲下的母線電容選型是否有區別，實際產品設計中到底應該如何權衡？

1、母線電容的常規設計選型
正向設計中，大家多參考常東來博士的文章《變頻器中直流母線電容的紋波電流計算》。該方法實際工程使用中是沒有問題的，但多數情況下母線電容的尺寸與成本很難適配產品小型化與低成本的需要，即存在一定程度的過設計。母線電容的主要電氣參數包括耐電壓、容值以及紋波電流三個參數，存在爭議最大的也就是容值這個參數：工程經驗一般取母線電壓波動為標稱電壓的5%或10%，然后利用電容放電能量與輸出能量守恒的公式，即可得出容值。動輒就是1到2倍的容值差別，就問你產品設計中慌不慌，那么如何判斷電壓波動對產品設計的具體影響呢？

2、整流電壓脈動與逆變電壓脈動對產品的影響分析
在分析電壓脈動的影響之前，首先必須得明確實際產品的最大調制比是多少。調制比m有多種公式定義，比如SPWM控制方式中定義m=調制波最大幅值/載波最大幅值，也可以用調制的相電壓/載波相電壓表示。其實說到底就是電壓利用率，以SVPWM(內切圓)舉例：

m=Uref/(sqrt(3)/3×Udc)，公式中Uref為給定矢量；Udc為母線電壓。

根據電機的相電壓等效方程：

U=R×I+Ldi/dt+E，公式中R為相電阻；I為相電流；E為反電動勢；L為相電感；U為相電壓。

以一額定功率為30kw的永磁同步電機參數為例，電機相反電動勢常數為Ce=0.075V/rpm，額定轉速為np=1910pm，電機極對數為p=4，額定相電流為Ip=120A，母線額定電壓Udc=510V，相電阻為0.106Ω，相電感為1mH。(補充一下電機的角頻率f=n×p/60)

則最大相電壓：

U=R×Ip+L×2×pi×f×Ip+Ce×np=0.106×120+(1e-3×2×3.14×127×120)+0.075×1910=251.7V，則最大線電壓為436V；

則m=Uref/(sqrt(3)/3×Udc) =251.7/(sqrt(3)/3×510) =0.85，考慮到死區設置等因素，一般需產品的最大調制比限值在0.9～0.95左右。則為保證產品能發揮出額定工況的性能，最小的輸入母線電壓為Udcmin=436/0.9=484.4V。

通過以上計算就可以確定產品的正常工作電壓范圍，但這個和電壓脈動有關系嗎，其實沒關系，不過大家肯定能用到。

①逆變電壓脈動的影響與分析
首先定性的分析逆變(即開關頻率)導致的電壓波動，假設是SVPWM七段式法，開關頻率為10kHz，那么母線電容電壓是以20kHz的充放電速率進行波動，那么輸出端電壓也是以該電壓波動，最終會影響到給定電壓矢量體現在轉矩波動上。由于電流環的運算帶寬為10kHz，即使采集母線電壓(電壓波動帶寬為20kHz)也無法進行補償，軟件方面只能聽之任之，只能通過硬件選型即母線電容進行抑制。

那么該怎么合理的選型呢，當然還是電機的相電壓等效方程，首先排除對電機轉速的影響，因為電機的機械時間常數很大，而母線電壓的波動是高頻擾動。同時由于相電阻也很小，忽略其壓降的影響，最終體現在相電流的變化增量上，如果該值過大，會存在轉矩變化引起的噪聲以及iq或id的控制精度。這里按電流增量最大不超過1A進行設計(重要的是方法分析，如產品指標要求不一樣，大家自由套用)。

以電容對應的最長的放電時間進行計算：L=1mH；dt=50us；di=1A，則相電壓波動為20V，線電壓波動為34.6V，則母線電壓波動率最大不超過34.6/510=6.8%。

則按公式計算C=P/(4×f×U×dU)=42.5uF，考慮到電壓容值精度、溫度、工作電壓、氣壓以及其他因素的影響，最終選擇容值為1.5C=63.75uF。

②整流電壓脈動的影響與分析
三相全橋整流電壓產生脈動是6倍頻的電源輸入頻率，以機上電源最高頻率400Hz為例，最大輸出直流電壓脈動為2.4kHz。該電壓脈動頻次較慢且確定，因此完全可以在電流環控制周期中實時采集母線電壓進行占空比補償，具體方法如下：

將采集到的當前實時母線電壓和母線電壓相除，得到一個系數，然后將經過計算得到的占空比除以這個系數，那么就可得到實時的經過補償后的占空比大小，最后輸出真實穩定的電壓(該值仍受上文計算的調制比限制)。

3、總結
通過以上內容分析，變頻器與逆變器的電容容值選型方法完全一致，只不過對于變頻器需要軟件配合進行占空比的補償。(紋波電流的計算已在常東來博士的文章《變頻器中直流母線電容的紋波電流計算》體現，不展開討論，變頻器與逆變器的區別就是多了整流紋波電流的計算，且成平方和關系)