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自电机工程诞生以来，三相交流马达一直是工业领域的主力。它们可靠、高效、费效比高，需要少量维修或根本不需要维修。此外，交流马达（如感应马达和磁阻马达）无需与转子的电气连接，因此很容易实现阻燃，用于危险环境（如矿山）。
为了提供适当的交流马达速度控制，必须为马达提供三相电源，其电压和频率可以变化。这种电源将在定子中形成一个变速旋转磁场，使得转子按照所需的速度旋转，且滑动很小，如图1所示。这个交流马达驱动器可以高效提供从零速到全速的全转矩，如果需要的话，还可以超速，而且通过改变相位旋转，可以很容易使马达双向运转。具有这些特点的驱动器称作脉宽调制马达驱动器。
交流马达驱动系统示意图
脉宽调制驱动器可以生成复杂波形，如在到马达的输出上，以及到驱动器的电源上。本博文将分两部分，探讨马达驱动器的电气测量话题。
2.对脉宽调制马达驱动器的测量
表1给出了脉宽调制马达驱动器的典型测量。
表1. 常见的脉宽调制马达驱动器测量
3.马达输出测量
图1说明，通过在马达输出轴安装转速和转矩传感器，可以对马达输出进行测量。
图1.马达输出测量
3.1转矩和转速传感器
转矩和转速传感器生成的电信号与转矩和转速成正比。通过测量这些信号，可以确定马达的转速和转矩，从这些测量结果中可以计算马达输出功率。
3.2转矩
马达转矩是在其输出轴上形成的旋转力，它是一个扭力，其单位是牛顿米(Nm)或英尺磅(1英尺磅=1.3558 Nm)。对于小型马达而言，其转矩额定值低于1 Nm；对于大型马达而言，其转矩额定值达到几千Nm。
通过旋转应变计以及利用固定接近、磁致伸缩和磁弹性传感器，可以测量转矩。这些传感器都是温度敏感型的。旋转传感器必须安装在转轴上，由于空间受限，这并非总能行得通。
为测量转矩，应变计往往直接安装在转轴上。由于转轴旋转，转矩传感器必须通过滑环、无线通信或电感耦合与外边世界耦合。
3.3转速
马达转速通常以每分钟转速(RPM)来描述，即它在1分钟内沿固定轴旋转的完整圈数。
转速传感器输出可能是一个与转速成正比的模拟电压。更普遍的是，转速传感器输出是一个由马达转轴上圆盘生成的TTL脉冲。通过测量TTL信号频率，并应用比例因数，可以确定马达转速。
例如，如果转盘每转一圈生成n个脉冲，那么每分钟转速(RPM)可以计算为：
3.4实现转矩和转速测量与电气测量相结合
为了确定马达和驱动器组合的效率，必须考虑系统的电气输入以及在马达输出端生成的机械功率。马达输出功率是转矩和转速的乘积：
马达输出功率(W)=转矩(Nm)× 转速(弧度/秒)
= 转矩(Nm)× 转速(RPM)×
注意：1ft-lb=1.3558Nm(牛顿米)
1HP=745.7W
通过以下公式，可以计算系统效率：
为了进行这些测量，PA4000包括传感器输入端，用于连接转矩和转速传感器。通过测量驱动器输入端消耗的电力、以及马达输出端的转矩和转速，使用一台仪器就可以测量出系统效率。
4.驱动器输出测量
脉宽调制驱动器的输出波形非常复杂，由一系列高频分量(因载波)和低频分量(因基波)组合而成。
对大多数功率分析仪来说，这带来的问题是：如果在高频测量，那么波形中的低频信息将丢失；如果滤除脉宽调制波形在低频测量，那么高频数据将丢失。这个难题的出现是因为在低频对波形进行调制。因此，高频测量(如总电压有效值、总功率等)必须在高频处进行，但必须超出输出波形低频分量的整数倍。
泰克PA4000功率分析仪利用脉宽调制输出测量的特殊工作模式克服了这个难题。它对数据进行高速采样，并实时计算总体数量，包括所有谐波和载波分量。与此同时，对采样数据进行数字化滤波，提供低频测量，如输出频率的基波分量和测量。
除了从同一测量中获得低频和高频结构外，该技术允许高频测量与低频信号同步，这是提供精确和稳定的高频测量结果的唯一方法。
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