在当今我国市场上，中小功率的交流伺服器广泛采用“交-直-交”变换拓扑结构。这种结构通过整流过程将交流电源转化为直流，再由可控功率元件逆变成电机所需的三相电。一般而言，交流电源的输入为三相220伏（相间电压220伏），而当电机功率较小时，通常采用单相220伏输入。在逆变环节中，开关管的导通时间是由直流母线电压基准值来决定的。多数情况下，直流母线电压vdc在程序计算中会被当作一个常数来看待。但事实上，直流母线电压的幅值是波动的。尽管在电流环的pi控制中，这种波动不会对*终的调节结果造成影响，但它对调节时间和动态跟踪精度产生了一定的负面影响，尤其是在直流侧电容值较小、负载较重的情况下，这种影响更为明显。

本研究在单相220伏供电且负载较大的条件下，对上述观点进行了验证，并通过实验对比，证实了母线电压补偿方法能够有效提升驱动器在给定转速阶跃时的性能。

母线电压问题的根源在于，永磁同步电机交流伺服控制系统的功率主回路由整流电路、中间直流电路和逆变功率管组成。如果不考虑直流电路电容的储能和滤波作用，单相220伏交流电源的桥式整流波形频率是工频的两倍，即100赫兹；而三相220伏（相间幅值220伏）的桥式整流波形频率为300赫兹。在实际应用中，由于直流侧电容的储能和滤波作用，直流母线电压在没有大功率消耗时能稳定在约311伏。然而，当电机需要大功率消耗时，单相220伏供电的性能明显不如三相220伏供电，导致直流侧母线电压波动问题。

母线电压补偿的本质在于，通常直流母线电压vdc在程序计算中被视为常数，而开关管的导通时间是根据这一基准值来计算的。在电机控制过程中，如果直流母线电压值低于程序中的常量vdc，会导致开关管导通时间短于预期，进而使电机电流低于设定值。通过pi控制，开关管导通时间会自动调整，以跟踪电流给定值。若采用电压补偿，则可减小pi控制器积分项，降低驱动器超调，从而提升性能。由于电机控制中常用定点控制器，无法保证除法在中断计算中占用的时间，因此可使用查表法，在程序初始化阶段完成不同母线电压对应基准值的计算，确保程序计算中实时采用直流母线电压vdc。

实验及结果显示，采用安徽皖南电机公司的swai-sc系列驱动板卡、配套电机及自编测试系统进行实验。实验使用单相220伏交流输入，电机额定转矩为4牛·米、额定转速为4000转/分钟，并带负载运行。测试时，市电略高于235伏，导致母线电压初始时刻幅值约为333伏。未补偿的母线电压测试曲线如图4（驱动器转速为0至5000转/分钟的阶跃）所示，补偿的测试曲线如图5所示。图中左侧坐标为转速（单位：转/分钟），右侧坐标为母线电压幅值（单位：伏特），横坐标为时间（单位：120微秒）。可以看出，当转速阶跃时，直流母线电压呈现周期性（100赫兹）下降。

对比图4和图5，转速从0至4000转/分钟的上升时间分别为322.6毫秒和320.3毫秒。实验表明，该方案对阶跃输入下伺服性能的提升有限，因为阶跃输入下驱动器内部电流环的给定值迅速增至*大值并保持，pi控制确保实际电流跟踪给定电流，导致转速上升曲线斜率几乎一致。然而，在要求快速动态响应、极小转速超调和强刚性时，该方法结合其他改进控制方法，对驱动器性能的提升是显著的。

结论部分指出，实验验证了该方案的合理性和可行性，尽管对驱动器性能的提升有限，但在对伺服驱动器提出更高要求时，该方法仍有其应用价值。此外，设计人员应充分考虑电机输出功率、供电电源功率及电源状况，合理选择直流母线电容值，以确保母线电压具有较强的抗扰动能力。