無電解電容：馬達驅動控制新方向
台北2026年9月23日 /美通社/ — 在現代家電與工業馬達驅動領域，提升設備可靠度、縮小系統體積以及優化成本結構，是產品設計持續追求的目標。
雅特力 AT32M412 無電解電容 FOC 變頻驅動解決方案
在系統架構上，交流市電（AC Power）經 EMI 濾波與全橋整流後，僅透過小容量薄膜電容進行有限度的能量緩衝。三相馬達電流經分流電阻取樣後，由 AT32M412 內建的 4 路高速運算放大器進行放大，再透過高速 ADC 同步採集相電流與電網交流電壓等關鍵訊號。微控制器依據採樣資訊輸出 6 通道高頻 PWM 訊號，驅動三相變頻模組（IPM）運行 PMSM 馬達。
AT32M412-HV-Motor-EV 評估板支援無電解電容與有電解電容兩種配置，可依需求選擇 CBB 或 MKP 薄膜電容，並支援 PWM IN 經光隔離器輸入脈波控制轉速，同時具備隔離型 UART 通訊介面及回生電阻煞車電路。
多項控制演算法克服母線電壓脈動
為克服直流母線電壓脈動對馬達控制造成的影響，AT32M412 導入多項關鍵控制策略。
透過 SOGI 軟體鎖相迴路（SOGI PLL），系統利用二階廣義積分器（SOGI）演算法即時偵測電網相位與頻率，並提升對電網雜訊的抗干擾能力。單電阻電流取樣（Single-shunt Current Sampling）則搭配 PWM 時序控制與高速 ADC 同步觸發，在 16kHz PWM 開關頻率下進行相電流採樣。
網側功率前饋補償（Power Feed-forward Compensation）透過即時計算電容功率，將相應補償量注入馬達 q 軸電流指令，使相電流峰值主動偏移母線電壓峰值，以平滑網側輸入電流，促使輸入電流與市電電壓保持同相位。
此外，負載功率曲線調變（Load Power Curve Modulation）針對直流母線電壓脈動動態調變馬達輸出功率，以抑制電壓漣波、平穩馬達輸出，並進一步降低輸入電流諧波。
實測 PF 達 0.982，系統效率達 91.3%
透過 AT32M412-HV-Motor-EV 評估板進行實際負載測試，在馬達轉速 4500 rpm、輸出功率 335W 的條件下，市電輸入功率為 367W，系統效率達 91.3%。
在電容功率補償演算法介入下，MCU 藉由控制 d-q 軸電流，使變頻器功率適當補償電容器功率，網側輸入電流（I_AC）與市電電壓（V_AC）達到高度同相位。在無大容量電解電容緩衝的條件下，系統仍維持穩定功率輸出，實測功率因數（PF）達 0.982。
針對輸入電流諧波（THD），雅特力基於實測電氣參數 P=366.7W、Irms=1.697A、PF=0.982 建立理論分析模型。分析結果顯示，輸入電流基頻的相位僅落後市電電壓 2°，整體 THD 約為 18.5%。
在 360W 負載條件下，基於該模型推演的各次諧波電流絕對值均低於 IEC 61000-3-2 Class A 規範所列的相應限值。
加速高可靠度電機驅動應用
基於雅特力 AT32M412 微控制器的無電解電容（ECAP-less）變頻驅動方案，結合 Cortex-M4 核心運算能力、高整合度類比周邊，以及 SOGI 鎖相、功率前饋補償與動態負載調變等控制演算法，以因應薄膜電容取代電解電容後所帶來的電壓波動問題。
測試結果顯示，此架構在減少 PCBA 體積與降低硬體成本的同時，實測功率因數達 0.982。此方案可應用於空調壓縮機、熱泵等對可靠度與壽命有嚴格要求的應用，提供穩定且具競爭力的技術選擇。