变频器的电源拓扑为AC→DC→AC，逆变器的电源拓扑为DC→AC，二者最明显的区别就是变频器比逆变器多包含了电源整流部分。那么问题来了，这两种拓扑下的母线电容选型是否有区别，实际产品设计中到底应该如何权衡？

1、母线电容的常规设计选型
正向设计中，大家多参考常东来博士的文章《变频器中直流母线电容的纹波电流计算》。该方法实际工程使用中是没有问题的，但多数情况下母线电容的尺寸与成本很难适配产品小型化与低成本的需要，即存在一定程度的过设计。母线电容的主要电气参数包括耐电压、容值以及纹波电流三个参数，存在争议最大的也就是容值这个参数：工程经验一般取母线电压波动为标称电压的5%或10%，然后利用电容放电能量与输出能量守恒的公式，即可得出容值。动辄就是1到2倍的容值差别，就问你产品设计中慌不慌，那么如何判断电压波动对产品设计的具体影响呢？

2、整流电压脉动与逆变电压脉动对产品的影响分析
在分析电压脉动的影响之前，首先必须得明确实际产品的最大调制比是多少。调制比m有多种公式定义，比如SPWM控制方式中定义m=调制波最大幅值/载波最大幅值，也可以用调制的相电压/载波相电压表示。其实说到底就是电压利用率，以SVPWM(内切圆)举例：

m=Uref/(sqrt(3)/3×Udc)，公式中Uref为给定矢量；Udc为母线电压。

根据电机的相电压等效方程：

U=R×I+Ldi/dt+E，公式中R为相电阻；I为相电流；E为反电动势；L为相电感；U为相电压。

以一额定功率为30kw的永磁同步电机参数为例，电机相反电动势常数为Ce=0.075V/rpm，额定转速为np=1910pm，电机极对数为p=4，额定相电流为Ip=120A，母线额定电压Udc=510V，相电阻为0.106Ω，相电感为1mH。(补充一下电机的角频率f=n×p/60)

则最大相电压：

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，则最大线电压为436V；

则m=Uref/(sqrt(3)/3×Udc) =251.7/(sqrt(3)/3×510) =0.85，考虑到死区设置等因素，一般需产品的最大调制比限值在0.9～0.95左右。则为保证产品能发挥出额定工况的性能，最小的输入母线电压为Udcmin=436/0.9=484.4V。

通过以上计算就可以确定产品的正常工作电压范围，但这个和电压脉动有关系吗，其实没关系，不过大家肯定能用到。

①逆变电压脉动的影响与分析
首先定性的分析逆变(即开关频率)导致的电压波动，假设是SVPWM七段式法，开关频率为10kHz，那么母线电容电压是以20kHz的充放电速率进行波动，那么输出端电压也是以该电压波动，最终会影响到给定电压矢量体现在转矩波动上。由于电流环的运算带宽为10kHz，即使采集母线电压(电压波动带宽为20kHz)也无法进行补偿，软件方面只能听之任之，只能通过硬件选型即母线电容进行抑制。

那么该怎么合理的选型呢，当然还是电机的相电压等效方程，首先排除对电机转速的影响，因为电机的机械时间常数很大，而母线电压的波动是高频扰动。同时由于相电阻也很小，忽略其压降的影响，最终体现在相电流的变化增量上，如果该值过大，会存在转矩变化引起的噪声以及iq或id的控制精度。这里按电流增量最大不超过1A进行设计(重要的是方法分析，如产品指标要求不一样，大家自由套用)。

以电容对应的最长的放电时间进行计算：L=1mH；dt=50us；di=1A，则相电压波动为20V，线电压波动为34.6V，则母线电压波动率最大不超过34.6/510=6.8%。

则按公式计算C=P/(4×f×U×dU)=42.5uF，考虑到电压容值精度、温度、工作电压、气压以及其他因素的影响，最终选择容值为1.5C=63.75uF。

②整流电压脉动的影响与分析
三相全桥整流电压产生脉动是6倍频的电源输入频率，以机上电源最高频率400Hz为例，最大输出直流电压脉动为2.4kHz。该电压脉动频次较慢且确定，因此完全可以在电流环控制周期中实时采集母线电压进行占空比补偿，具体方法如下：

将采集到的当前实时母线电压和母线电压相除，得到一个系数，然后将经过计算得到的占空比除以这个系数，那么就可得到实时的经过补偿后的占空比大小，最后输出真实稳定的电压(该值仍受上文计算的调制比限制)。

3、总结
通过以上内容分析，变频器与逆变器的电容容值选型方法完全一致，只不过对于变频器需要软件配合进行占空比的补偿。(纹波电流的计算已在常东来博士的文章《变频器中直流母线电容的纹波电流计算》体现，不展开讨论，变频器与逆变器的区别就是多了整流纹波电流的计算，且成平方和关系)