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從用戶角度看電機(jī)和逆變器的效率測試

電驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計，不管應(yīng)用領(lǐng)域如何，都存在三個要素：

• 能量源,

• 電源轉(zhuǎn)換器和

• 電機(jī).

通常，這些元件一般采用電池作為直流母線 - 逆變器將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電 - 電能使用交流電將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。這被稱為 電-機(jī)械功率轉(zhuǎn)換。

工程師試圖實現(xiàn)什么？

在設(shè)計這些系統(tǒng)時，工程師通常會嘗試在驅(qū)動周期內(nèi)實現(xiàn)效率最大化。在盡可能多的點上來最大化每安培扭矩。有時這需要巧妙的機(jī)器設(shè)計，但更多時候需要通過采用適當(dāng)?shù)目刂萍夹g(shù)來實現(xiàn)。逆變器器，控制器和電機(jī)都需要完美匹配，以實現(xiàn)這個目標(biāo)。但這些部件通常是分開開發(fā)的。系統(tǒng)級工程師需要最大化整個系統(tǒng)的效率，而不是某一部件。

如何供電？

這些應(yīng)用的供電一般都是采用一個電池，但有時可能有一個整流器系統(tǒng)。電池系統(tǒng)一般都包括一個 DC-DC轉(zhuǎn)換器，可將直流母線調(diào)整到逆變器所需的水平。這些電池通常為鋰離子結(jié)構(gòu)，在汽車應(yīng)用中的電壓范圍為200-400伏，但可高達(dá)600-800伏特。

逆變器的角色

逆變器是電驅(qū)動系統(tǒng)中非常重要的部分，因為所有的電能轉(zhuǎn)換和控制都在此發(fā)誓。逆變器通常由六個開關(guān)（三相）組成，以特定模式打開和關(guān)閉以產(chǎn)生交流電。該模式的開關(guān)頻率通常在9kHz至25kHz之間。低于9kHz的頻率變得非常罕見;但對于大功率應(yīng)用，降低開關(guān)頻率以減少損耗是必需的。更高的開關(guān)頻率受限于開關(guān)的物理限制以及產(chǎn)生的開關(guān)損耗。通常，這些開關(guān)將為 IGBT或 MOSFET。電流電平將決定開關(guān)的選擇。 MOSFET通常用于較低功率。 IGBT用于更高功率。更高的頻率能進(jìn)行更好的控制。但需要大量的資金投入到更寬的帶隙設(shè)備中。這些通常是碳化硅或氮化鎵（GAN）器件。這些器件具有較低的損耗，通�？梢栽谳^高的電流和開關(guān)頻率下工作。但現(xiàn)在非常昂貴，但它們將是未來的主流。

模型需要驗證

提高效率

上述許多主題的最佳方法是進(jìn)行效率測繪和動力測試。每個人都希望提高系統(tǒng)的效率。因此擁有原始數(shù)據(jù)對此很重要，因為如果發(fā)生錯誤，您可以參考以前的測試，并在后處理程序（如MATLAB）中進(jìn)行深入分析。此外，這對于動態(tài)測試至關(guān)重要，因為在進(jìn)行動態(tài)加載或測試驅(qū)動周期時，如果沒有原始數(shù)據(jù)，則可能會產(chǎn)生一些奇怪的不準(zhǔn)確的效率。

當(dāng)它們開始測試時，它們將具有一個設(shè)定的直流母線電壓，然后是設(shè)定的速度。

然后他們將以一定的扭矩加載。加載你所需的多種轉(zhuǎn)矩和速度。這將為您提供所有工況點的效率，并獲得效率圖。這些點將在特定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。有時您必須等待機(jī)器冷卻才能在工況點進(jìn)行測量。這就是 HBM eDrive 測試系統(tǒng) 可以為客戶節(jié)省大量時間的原因，因為測試在幾個周期內(nèi)進(jìn)行測試，而不是幾秒鐘。

人們通常會測試機(jī)器的極限，一般是使其達(dá)到最大速度，以了解其機(jī)器的物理極限。觸發(fā)并擁有數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的能力將使研究人員不僅可以了解機(jī)器故障，而且可以了解失敗的原因。