利用 T＆M 解决方案加速电动传动系统设计

电动传动系统包括逆变器、电机和电力电子设备，是电动汽车 (EV) 的。传动系统性能对加速度、行驶里程和整体驾驶行为有直接影响。在优化传动系统性能和确保无缝车辆系统集成时，全面的测量和分析是必不可少的。事实上，许多其他传动系统组件，例如直流母线电容器、辅助逆变器、电池管理系统 (BMS)、车载充电器 (OBC) 和传感器也会对整体系统性能产生影响。由于每个模块在不同的热应力和机械应力下的条件略有不同，因此单纯的计算机模拟只能揭示理论系统行为，仍需要使用专用的测试和测量单元进行验证，以更好地了解每个组件块如何影响其他组件。

传动系统性能表征涉及多个因素，需要无缝集成和功能。动力传动系统内关键点的电压和电流波形分析对于评估功率转换、效率和功率因数以确定需要改进的领域至关重要。测试从逆变器组件特性分析和选择所需的开关性能开始。然后，测试对驱动器设计进行选通并验证选通控制算法，以确保准确且响应灵敏的电机行为。驱动瞬态分析有助于评估传动系统对突然负载或功率变化的响应，同时减轻谐波失真，提高电能质量和整体传动系统可靠性。这种综合方法可以促进对传动系统行为的透彻理解，从而实现更好的性能优化。

用的新工具推动创新

罗德与施瓦茨的 R&S MXO 系列示波器（图 1）是一款综合解决方案，专为满足各种测量要求而定制，可实时洞察电压和电流波形。工程师和技术人员现在可以检查复杂的机制并优化传动系统性能和效率（图 2）。功率分析仪、低频矢量分析仪和总线解码器对于测量仍然是必需的，但示波器通过可视化时变行为的时间和幅度关系来发挥独特的作用。罗德与施瓦茨示波器内置了快速傅立叶变换 (FFT)、数学函数、谐波分析、数字通信协议解码和频率响应分析等工具。工程师可以利用这些功能更深入地研究传动系统性能特征并确定优化机会。

图 2：逆变器将直流电切换为三相交流电（来源：罗德与施瓦茨）

R&S MXO 示波器系列因其专为电动传动系统优化而定制的性能和功能而脱颖而出。高达每秒 450 万个波形的高速波形采集速率，盲区时间接近于零，能够以无与伦比的精度捕获瞬态事件。高捕获率不需要特殊的操作模式，可以跨多个通道实时捕获波形。原本在速度较慢的仪器中会错过的难以捉摸和罕见的故障现在可以在波形的实时捕获中完全且轻松地看到。硬件中实现的测量和数学功能也有助于快速采集。采集和测量结果的快速积累有助于建立足够的数据信心，并减少编译统计分析结果所需的时间。

18 位高清 (HD) 垂直分辨率为示波器提供了的波形表示。更重要的是，高清分辨率不会抽取输入数字触发系统的波形样本，以 0.0001 格的灵敏度捕获波形事件，并且可以地以样本分辨率检测 200ps 的毛刺，以便用户可以设置灵敏的触发事件条件并检测逆变器控制中的事件。还可以控制触发灵敏度，以避免在嘈杂的逆变器和电机驱动电子环境中误触发。数字触发在瞬态分析过程中至关重要，因为需要捕获传动系统对负载或功率条件突然变化的响应。能够捕获此类时刻，使工程师能够识别并减轻瞬态干扰，从而提高传动系统的可靠性和性能。

准确且响应灵敏的运动行为取决于运动控制算法的验证。 R&S MXO 示波器可以帮助实时分析电机控制信号，从而与控制输入对齐，从而帮助实现这一过程，这对于优化传动系统性能并确保在不同驾驶条件下平稳运行至关重要。 R&S MXO 5 系列的每通道高达 500 Mpoints 的深度标准存储器可用于长时间观察波形信号，同时保留信号细节的高采样率。波形处理硬件还允许波形信号的交互和分析即使在高清模式下的深记录长度下也能保持响应。

谐波失真会降低电能质量并损害整体传动系统的可靠性。 R&S MXO 示波器可用于检测和分析电力传动系统中的谐波失真，并帮助实施改善电能质量和系统鲁棒性的纠正措施。全面的方法可确保全面了解传动系统行为并有助于优化性能。用户可以同时测试不同电流源上的多个谐波。该分析是表征多相电机驱动器所需的基本构建块。每秒 45,000 FFT 的超快频谱功能可提供响??应式 FFT 分析，不仅可以考虑谐波干扰，还可以识别电机驱动系统中机械转子误差和定子安装问题造成的不平衡。快速 FFT 还有助于使用近场探头评估传动系统电磁干扰 (EMI)，以定位干扰源并减轻其对系统行为的影响。

CAN 和汽车以太网等汽车总线常用于传动系统。这些总线设计用于电缆链路有限的 I/O 通信，并且必须在更极端的条件下运行而不会出现故障。微控制器或处理器根据可以指示不同驾驶条件的传感器信息设置不同的门算法。示波器还具有协议分析功能，使工程师能够全面了解传动系统通信性能。支持流行的汽车传感器和控制器 CAN-XL 和 10Base-T1S。命令响应时间是一些可以通过协议总线视图、栅极驱动器响应和瞬态电机响应行为进行评估的详细信息。