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电功率测试简介

它可能相当复杂,需要一个多个通道、动态负载变化、原始数据采集和高级分析实时功率分析仪。电机和逆变器测试通常用于汽车、交通、铁路、航空航天、工业、风能和发电领域。典型应用领域包括电动船舶电机、电动叉车、风力发电机、电动或混合动力汽车、高速列车、高性能泵、空中客车A320的电驱动、工业变频逆变器、多相交流工业电机等。

测试的重要性

电力测试的主要目的是提高电驱动传动系的效率。包括改善逆变器、电机、逆变器/电机的匹配程度以及驱动“策略”。逆变器和电机的“匹配”越好,传动系的效率就越高。为此,需要仔细地表征电机和逆变器。这可以通过使用合适的设备连续存储和分析原始数据来实现。

电动传动系测试需要高端数据采集系统

无论进行哪种传动系测试,需要测量的电压、电流、扭矩、速度和温度都非常相似。任务始终是一样的:在逆变器输入端,需要测量蓄电池电压和电流。通常,逆变器输出有3相或更多相(例如航空航天中的6相以及电梯等),并且需要对高达+/-1000伏的脉宽调制电压和高达数百安培的电流进行测量。单独测量每个电压和电流可以计算出电池和逆变器的电功率。使用扭矩传感器,可以测量电机输出信号扭矩、速度和位置,从而计算电机的机械功率。然后,如果我们计算每个部分的比率,我们就得到了变频器的效率、电机的效率和整个电驱动传动系的效率。

目前的设置看起来是这样的:DMMs(数字万用表)用于测量电池电压,功率分析仪测量三相电压和电流,如果想要在信号出现时看到信号,可能会使用示波器,并使用小型DAQ(数据采集系统)用于测量电机的扭矩、速度和角度。

但是,这种使用不同测量设备的设置几乎不可能获得可靠的结果。有以下几种原因:

  1. 传统功率分析仪仅提供少量计算,在动态负载变化情况下不可靠
  2. 功率和扭矩/速度的通道数有限
  3. 不同系统之间的时间同步困难
  4. 数据存储在不同系统和不同格式中受到限制
  5. 没有可用于验证或分析的原始数据

因此,随着电驱动传动系统变得越来越重要,对高端单系统解决方案的需求越来愈大。

市场要求:单一系统接管所有工作

为了简化电机测试,市场需要一个单一的系统,该系统采用灵活的系统配置来存储原始数据并对其进行连续分析。如果需要,可以随后使用数据进行深入分析。

单个系统可获取并显示电池电压和电流(输入到逆变器)、三相(或六相)脉宽调制电压和电流(从逆变器输出)以及电机的扭矩、速度和角度。

这种系统的优点是:

  • 可进行通道扩展
  • 一个用于电气、机械、控制和NVH的系统
  • 所有信号的高速采集和采样,无相移
  • 实时结果和原始数据存储在一个文件和格式中
  • 同时采集和记录所有信号
  • 通过软件接口和开放数据格式,轻松实现系统集成
  • 实时结果传输到自动化系统
  • 每半周期执行实时功率计算(甚至基于您自己的“特殊”设置公式)
  • 在控制室实时、安全、方便地显示所有记录和计算的信号
  • 每个工况点的连续记录或快照,用于映射、验证和分析
  • 先进的分析能力,如空间矢量、dq0变换或气隙转矩

该设置的优势是:无论测试过程中发生什么,都会存储原始数据,工程师可以仔细分析数据并进行修改。

通过将数据采集系统放置在测试单元内,并将其与光纤以太网连接到测试单元外的控制PC,可以实现最大的安全性。

存储原始数据的进一步优势

存储原始数据还有其他优点。这些数据可用于对电驱动传动系进行复杂分析。所有结果都可以存储(CSV文件)或传输到自动化系统。

逆变器分析的一些示例:

  • THD
  • 开关频率
  • 调制方法
  • 逆变器控制行为

逆变器分析的一些示例:

  • 等效电路图
  • 铁损和铜损
  • 启动电流
  • 气隙扭矩
  • 转矩脉动/齿槽转矩
  • 饱和效应
  • 驱动分析的一些示例

电机分析的一些示例:

  • WLPT 测试

总结

由于电力测试相当复杂,单个系统简化了测试并允许对数据进行深入分析。(例如 eDrive 功率分析仪) 能够采集所有信号,包括高压、电流、扭矩、速度、温度、CAN、振动、声音等,并能够以高采样率高分辨率同时采样所有信号

原始数据将连续存储或作为工况点的快照来进行验证和分析。可以在一个简单的菜单中使用预配置设置进行测试。实时计算功率结果、轨迹、FFT和映射。eDrive 可创建用户公式以适应复杂的应用。采用公式数据库,可以进行详细的电机和逆变器分析。结果可以通过软/硬件接口传输和控制到自动化系统。