Contact us
Live Chat with Tek representatives. Available 6:00 AM - 4:30 PM
Call us at
Available 6:00 AM – 5:00 PM (PST) Business Days
Download
Download Manuals, Datasheets, Software and more:
Feedback
Tăng tốc phân tích biến tần lực kéo EV
Đẩy nhanh quá trình phân tích bộ biến tần lực kéo EV rất quan trọng đối với sự phát triển của xe điện. Cốt lõi của hệ thống truyền động EV, bộ biến tần lực kéo và động cơ đóng vai trò then chốt. Những cải tiến trong các hệ thống con này trực tiếp chuyển thành phạm vi hoạt động, hiệu suất và chi phí của xe được cải thiện.
Việc sử dụng chất bán dẫn công suất SiC đang góp phần mang lại hiệu quả tốt hơn và biến tần lực kéo nhỏ gọn hơn. Các thuật toán điều khiển và cấu tạo động cơ đang được tối ưu hóa để đạt được các mục tiêu đòi hỏi cao về hiệu quả và chi phí
Các kiến trúc sư EV đang kết hợp các thiết kế biến tần lực kéo mới với các thiết kế động cơ khác nhau, tạo ra các cấu trúc lai mới độc đáo phù hợp với nhu cầu về phương tiện di chuyển nhỏ bằng điện.
Việc phân tích hiệu suất của động cơ và bộ biến tần kéo xe điện đòi hỏi phải có các dụng cụ kiểm tra phức tạp và nguồn điện áp công suất cao. Các kỹ sư cần máy hiện sóng tín hiệu hỗn hợp đa kênh với ứng dụng kiểm tra bộ biến tần 3 pha có thể hiển thị tín hiệu điều khiển động cơ PWM, điện áp động cơ, dòng điện động cơ và sơ đồ pha. Các kỹ sư cũng cần một bộ cấp nguồn hai chiều công suất cao đáng tin cậy có thể hỗ trợ điện áp, dòng điện và công suất mà hệ thống truyền động rút và hấp thụ năng lượng một cách hiệu quả từ phanh năng lượng tái tạo. Sự kết hợp mạnh mẽ này cung cấp một giải pháp hoàn chỉnh cho hoạt động kiểm tra động cơ và bộ biến tần kéo.
Xem Hệ Thống Lắp Đặt Hoàn ChỉnhTìm hiểu bí quyết:
- Tìm hiểu công nghệ biến tần và động cơ trong xe điện
- Cung cấp năng lượng cần thiết
- Phân tích tín hiệu biến tần quan trọng
- Hiểu hành vi của hệ thống khi thay đổi tải trọng động cơ
- Khả năng hiển thị thành các Tham số điều khiển vectơ chẳng hạn như DQ0
- Tương quan các phép đo Cơ học và Điện
- Hiểu tác động của tích hợp thiết bị nguồn băng thông rộng
- Hệ thống tham chiếu động cơ và biến tần lực kéo EV
- Dụng cụ và Giải pháp kiểm tra Bộ biến tần xe điện
Kỹ thuật cho phép đo biến tần lặp lại
Các khối chức năng của một biến tần và động cơ lực kéo.
Tìm hiểu công nghệ biến tần và động cơ trong xe điện
EV sử dụng các loại động cơ điện khác nhau nhưng chúng đều yêu cầu ứng dụng tín hiệu điện áp PWM vào stato động cơ để tạo ra ba dòng điện hình sin đặt cách nhau 120°. Việc điều biến đầu vào điện áp cao thường được thực hiện bởi các IGBT hoặc MOSFET cao áp chuyển đổi ở tần số từ 20 đến 100 kHz. Các nhà thiết kế làm việc chăm chỉ để giảm thiểu thất thoát năng lượng trong quá trình chuyển đổi đồng thời duy trì thời gian an toàn.
Trình điều khiển cổng được điều khiển bởi một hệ thống con vi điều khiển (MCU) và xác định thời gian của các thiết bị chuyển mạch. Các mạch điều khiển phải được cách ly về mặt điện với các phần cao áp.
Bộ điều khiển biến tần thường sử dụng các thuật toán DSP, chẳng hạn như điều khiển hướng trường (FOC), để thay đổi chính xác đầu ra PWM. Dựa trên đầu vào của trình điều khiển và tốc độ hiện tại của động cơ, MCU của biến tần điều khiển góc giữa các cực của trục trực tiếp của rôto (D) và từ trường, hoặc trục vuông góc (Q) để cung cấp mô-men xoắn tối ưu, mượt mà. Các cảm biến như bộ mã hóa hoặc bộ phân giải trên rôto của động cơ cung cấp phản hồi về góc quay của rôto.
Cung cấp năng lượng cần thiết
Trong bối cảnh các mẫu xe điện thế hệ mới sử dụng kiến trúc điện áp 800 V và động cơ xe điện rút hàng trăm ampe, hoạt động kiểm tra động cơ và bộ biến tần kéo đòi hỏi phải có bộ cấp nguồn công suất cao. Bộ cấp nguồn EA-10000 Series giải quyết nhu cầu này bằng các model có thể tạo ra công suất lên tới 30 kW với điện áp lên đến 2000 V hoặc dòng điện đầu ra lên tới 1000 A. Bộ cấp nguồn EA-10000 Series có đầu ra tự động điều biến “thực” cho phép cung cấp công suất đầy đủ từ 1/3 định mức điện áp của bộ cấp nguồn đến định mức điện áp tối đa để kiểm tra hiệu suất của động cơ và bộ biến tần trong chu kỳ xả của pin. Các mô-đun cấp nguồn hai chiều cho phép kiểm tra hiệu suất phanh tái tạo năng lượng. Các mô-đun cấp nguồn này có thể hấp thụ năng lượng tái tạo để sạc lại pin và đưa năng lượng này trở lại lưới điện xoay chiều với hiệu suất dẫn đầu ngành 96%. Ngoài ra, chức năng kiểm soát nhiệt vượt trội được tích hợp trong bộ cấp nguồn EA-10000 Series mang lại độ tin cậy cao.
Đặc tính tự động điều biến thực của EA-10000 Series với công suất tối đa xuống tới 1/3 điện áp định mức và phạm vi dòng điện rộng
Phân tích tín hiệu biến tần quan trọng
Điều biến độ rộng xung và các dạng sóng dòng điện và điện áp nhiều pha trong lịch sử đã đặt ra những thách thức cho các máy hiện sóng ô tô và các kỹ sư dựa vào chúng. Tuy nhiên, việc có thể nhìn thấy và đo lường các dạng sóng này là rất quan trọng để tối ưu hóa độ tin cậy, độ bền, mật độ công suất và hiệu suất của biến tần.
Sự ra đời của máy hiện sóng 6 và 8 kênh đã làm cho việc nghiên cứu hệ thống 3 pha trở nên dễ dàng hơn nhiều, nhưng đối với biến tần cũng cần có các kỹ thuật đo đặc biệt:
- Tín hiệu PWM rất khó kích hoạt - khó có thể có được các phép đo ổn định, có thể lặp lại. Đặc biệt phải chú ý để đảm bảo thời gian tham chiếu ổn định.
- Phân tích hệ thống 3 pha yêu cầu các phép đo điện áp, dòng điện, góc và công suất cho các pha riêng lẻ cũng như hệ thống tổng. Biểu đồ phaso lý tưởng để quan sát độ lớn, góc và sự cân bằng.
Phần mềm Phân tích biến tần, động cơ và truyền động trên máy hiện sóng 4/5/6 Series giúp đơn giản hóa việc kích hoạt trên các đầu ra PWM và thiết lập các phép đo 3 pha. Hiển thị sơ đồ phaso giúp bạn hiểu trực quan và gỡ lỗi các sự cố điện 3 pha.
Các phép đo điện áp, dòng điện và công suất 3 pha trên đầu ra biến tần.
Tìm hiểu thêm:
Tìm hiểu thêm về cách sử dụng Biểu đồ phaso trên Máy hiện sóng để Phân tích công suất 3 pha
Các đồ thị thông số công suất trên 100 lần thu nhận, bao gồm VRMS, IRMS, công suất thực, độ lệch pha, công suất biểu kiến và công suất phản ứng.
Tìm hiểu thêm:
Hiểu hành vi của hệ thống khi thay đổi tải trọng động cơ
Trong nhiệm vụ tìm kiếm mật độ và hiệu suất công suất, điều quan trọng là phải hiểu và phân tích hiệu suất động của truyền động và động cơ trong nhiều điều kiện kiểm tra khác nhau bao gồm:
- Khởi động động cơ
- Tải động cơ khác nhau
- Dừng động cơ
Thời gian kiểm tra có thể thay đổi từ vài giây đến vài phút tùy thuộc vào kế hoạch kiểm tra. Máy hiện sóng có độ dài bản ghi dài lưu trữ tất cả thông tin liên quan trong quá trình chạy và trình bày kết quả dưới dạng sóng và đồ thị. Thu thập dữ liệu tốc độ cao cung cấp cho kỹ sư khả năng phóng to vào một vùng cụ thể của dạng sóng để xác định chính xác vấn đề. Ngược lại, máy phân tích công suất thường hỗ trợ các phép đo 3 pha đã hiệu chuẩn, nhưng không có quyền truy cập vào dữ liệu tốc độ mẫu cao.
Khả năng hiển thị thành các Tham số điều khiển vectơ chẳng hạn như DQ0
Hệ thống biến tần và động cơ vòng kín sử dụng phản hồi để cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn vượt trội so với hệ thống vòng hở. Bộ điều khiển "vectơ" vòng kín thực hiện các phép tính thời gian thực để biến đổi phản hồi góc và phản hồi hiện tại thành các biến đơn giản hơn (D và Q) có thể được thu nhỏ tuyến tính trong thời gian thực. Các tham số D và Q được chia tỷ lệ sau đó được biến đổi nghịch đảo để cung cấp đầu vào cho các bộ điều biến được sử dụng để điều khiển thiết bị chuyển mạch.
Vì những tính toán quan trọng này xảy ra sâu bên trong bộ điều khiển, nên rất khó để nghiên cứu D và Q liên quan đến các tham số hệ thống khác. Ứng dụng IMDA trên MSO 5/6 Series B hỗ trợ một phép đo duy nhất - DQ0 (Direct Quadrature Zero) giúp các kỹ sư hiểu rõ hơn về bộ điều khiển. Ứng dụng tính toán toán học D và Q từ các dạng sóng đầu ra của biến tần bằng cách áp dụng sự kết hợp của biến đổi Park và Clarke. Các kết quả được hiển thị dưới dạng các phép đo số và dưới dạng biểu đồ phaso với một vectơ kết quả. Bằng cách kết hợp góc bộ mã hóa, các kỹ sư có thể quan sát các vectơ DQ0 được căn chỉnh với vị trí 0 của nam châm rôto khi được sử dụng với xung chỉ số QEI. Các công cụ trực quan này cung cấp khả năng hiển thị độc đáo về hiệu suất của bộ điều khiển trong quá trình vận hành thực tế của động cơ.
Các phép đo DQ0 sử dụng dạng sóng đầu ra để tính toán và hiển thị các hệ số của hệ thống điều khiển.
Tìm hiểu thêm:
Phân tích DQ0 của hệ thống điều khiển động cơ bằng sách trắng về máy hiện sóng
Biểu đồ và xu hướng chuyển đổi cho biết sự thay đổi tốc độ. Cảm biến Hall là một trong những loại cảm biến được hỗ trợ.
Tương quan các phép đo Cơ học và Điện
Để hiểu được tác động của các quyết định trong điện tử và thuật toán, các kỹ sư phải có khả năng thể hiện tương quan giữa hiệu suất cơ học của động cơ với các phép đo điện. Góc, hướng, tốc độ, gia tốc và mô-men xoắn của động cơ là chìa khóa để hiểu được hiệu suất của hệ thống. Khả năng đo cả các thông số điện ở đầu vào của biến tần lực kéo và đầu ra cơ học của động cơ cho phép các kỹ sư xác định hiệu suất tổng thể của hệ thống.
Các phép đo cơ học như tốc độ, hướng và góc phụ thuộc vào các tín hiệu cảm biến phải được thiết bị kiểm tra giải mã và hiển thị. Nhiều động cơ BLDC được trang bị cảm biến Hall tích hợp có thể được truy cập bằng cách sử dụng que đo kỹ thuật số hoặc analog. Các hệ thống khác có thể dựa vào cảm biến QEI (Giao diện mã hóa cầu phương).
Phép đo mô-men xoắn có thể được thực hiện bằng cách sử dụng cảm biến mô-men xoắn chuyên dụng trên đầu ra của động cơ. Mô-men xoắn cũng có thể được tính gần đúng bằng cách áp dụng hệ số tỷ lệ cho dòng điện rms.
Với phần mềm Tektronix IMDA, tín hiệu cảm biến có thể được giải mã, cho phép máy hiện sóng MSO 5 và 6 Series B hiển thị tốc độ, gia tốc, hướng, góc và mô-men xoắn.
Hiểu tác động của tích hợp thiết bị nguồn băng thông rộng
Việc chuyển đổi sang kiến trúc 800 V mang lại những lợi ích như giảm chi phí cáp và pin, giảm suy hao nhiệt và hiệu quả hệ thống cao hơn. SiC MOSFETs cho phép điện áp chuyển mạch cao hơn và suy hao chuyển mạch thấp hơn, nhưng các kế hoạch kiểm tra truyền thống dựa trên thiết bị silicon không còn được áp dụng nữa.
Những thách thức chính trong việc kiểm tra chất bán dẫn khe vùng rộng bao gồm:
- Thăm dò dòng điện và điện áp ở mức công suất cao
- Đo tín hiệu chính xác trên MOSFETs phía cao khi có điện áp chế độ chung rất cao
- Đo suy hao khi chuyển mạch với các kiểm tra chuẩn hóa như kiểm tra xung kép
Tektronix cung cấp các giải pháp kiểm tra biến tần lực kéo dựa trên SiC MOSFET bao gồm máy hiện sóng, que đo chênh lệch điện áp cao, que đo dòng điện, queo đo cách ly quang học, nguồn tín hiệu và bộ cấp nguồn chính xác.
Phần mềm kiểm tra xung kép sử dụng các kỹ thuật đo tự động nhất quán cho các phép đo Eon và Eoff.
Tìm hiểu thêm:
Hệ thống kiểm tra biến tần lực kéo EV
Việc kiểm tra thiết kế Hệ thống truyền lực EV yêu cầu máy hiện sóng, que đo thích hợp, nguồn tín hiệu và phần mềm ứng dụng. Hệ thống này có thể được tùy chỉnh để phù hợp với ứng dụng của bạn.
Chúng tôi rất vui mừng được giới thiệu hệ thống kiểm tra biến tần lực kéo, SOLN-IMDA-EV, được thiết kế để có khả năng thích ứng và độ chính xác.
Đi sâu hơn vào các chi tiết cụ thể và khám phá cách giải pháp tham chiếu kiểm tra biến tần lực kéo EV của chúng tôi có thể được điều chỉnh để tối ưu hóa hiệu suất hệ thống truyền động của bạn trong khi vẫn đảm bảo nó đáp ứng các tiêu chuẩn và quy định của ngành.
| Dụng cụ/Đầu dò/Tùy chọn | Số lượng | Mô tả |
| EA 10000 Series | 1 | Bộ cấp nguồn hai chiều có thể lập trình và tải điện tử tái tạo |
| MSO58B-BW1000* | 1 | Máy hiện sóng 1 GHz, 8 kênh |
| 5-PRO-AUTOMOTIVE-3Y | 1 | Gói giải pháp ô tô bao gồm các tùy chọn phân tích phần mềm biến tần, động cơ và truyền động 5-IMDA, 5-IMDA-DQ0 và 5-IMDA-MECH và giải mã bus nối tiếp ô tô |
| THDP0200 | 3 | Que đo chênh lệch điện áp cao 200 MHz, +/- 750 V |
| TCP0030A | 3 | Que đo chênh lệch 120 MHz, 30 Arms, tách lõi AC/DC |
| TLP058 | 1 | Que đo logic 8 kênh |
| TEKSCOPE-ULTIMATE | 1 | Phần mềm TekScope PC để phân tích ngoại tuyến, bao gồm Phân tích IMDA và hỗ trợ bus nối tiếp toàn diện |
| TEKDRIVE-STARTER | 1 | Đăng ký lưu trữ dữ liệu TekDrive, Cấp cá nhân, Giấy phép người dùng hằng năm |
Công cụ và Giải pháp kiểm tra Bộ biến tần EV
Tài nguyên bổ sung cho đo lường và kiểm tra năng lượng EV
Bảng thuật ngữ chính cho Bộ biến tần lực kéo EV
Bộ biến tần lực kéo: Một thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ pin của xe thành dòng điện xoay chiều (AC) để dẫn động động cơ điện.
Tín hiệu điện áp PWM: Đầu ra của bộ biến tần kéo là tín hiệu điện áp Điều biến độ rộng xung (PWM). Bằng cách điều chỉnh độ rộng xung, bộ biến tần điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ điện.
Chất bán dẫn điện SiC: Chất bán dẫn điện Silicon Carbide (SiC) là thiết bị có dải thông rộng được sử dụng trong bộ biến tần lực kéo do đặc tính vượt trội của chúng so với chất bán dẫn gốc silicon truyền thống. Chúng mang lại hiệu quả cao hơn, có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn và chuyển đổi ở tần số cao hơn.
IGBT và MOSFET: Transitor lưỡng cực có cổng cách ly (IGBT) và Transitor hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại (MOSFET) là các loại transistor được sử dụng trong bộ biến tần lực kéo để chuyển mạch.
FOC: Điều khiển hướng trường (FOC) là chiến lược điều khiển động cơ nhằm tối ưu hóa mô-men xoắn và hiệu suất của động cơ bằng cách điều khiển góc giữa trục trực tiếp (D) và trục cầu phương (Q) của từ trường của rôto.
Câu hỏi thường gặp (FAQ)
Biến tần lực kéo là gì và nó đóng vai trò gì trong xe điện?
Biến tần lực kéo chuyển đổi nguồn DC từ pin của xe điện thành nguồn AC cho động cơ điện. Nó kiểm soát tốc độ, mô-men xoắn và hướng của động cơ, rất quan trọng đối với chuyển động và hiệu quả của xe.
Các thông số chính được kiểm tra trong bộ biến tần lực kéo là gì?
Các thông số quan trọng bao gồm điện áp đầu ra và chất lượng dạng sóng hiện tại, tần số chuyển mạch, hiệu suất, hiệu suất nhiệt, nhiễu điện từ (EMI) và khả năng đáp ứng với các điều kiện tải khác nhau.
Vai trò của chất bán dẫn điện SiC trong bộ biến tần lực kéo là gì?
Điều khiển định hướng trường được sử dụng như thế nào trong bộ điều khiển động cơ/biến tần?
Có những thách thức gì trong việc phân tích các tín hiệu biến tần quan trọng?
Việc kiểm tra hiệu suất của bộ biến tần lực kéo được tiến hành như thế nào?
Kiểm tra hiệu suất bao gồm việc đo công suất đầu vào và đầu ra trong các điều kiện tải khác nhau. Hiệu suất được tính bằng tỷ lệ giữa công suất đầu ra và công suất đầu vào và giúp tối ưu hóa quá trình chuyển đổi năng lượng của biến tần. Khả năng đo cả các thông số điện ở đầu vào của biến tần lực kéo và đầu ra cơ học của động cơ cho phép các kỹ sư xác định hiệu suất tổng thể của hệ thống.
Những công cụ nào được sử dụng để kiểm tra bộ biến tần lực kéo?
Máy hiện sóng, que đo và phần mềm phân tích đặc biệt là những công cụ phổ biến. Chúng ghi lại dạng sóng, đo đặc tính điện, theo dõi nhiệt độ và đánh giá lượng phát xạ điện từ.
Máy hiện sóng hỗ trợ phân tích biến tần lực kéo và động cơ như thế nào?
Giải pháp máy hiện sóng hiệu suất cao của Tektronix cho phép phân tích nhanh chóng và chính xác đầu ra xung động và phức tạp của bộ biến tần lực kéo, hỗ trợ kỹ sư tối ưu hóa hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống kéo. Tăng hiệu suất hệ thống của bạn và giảm thời gian đưa sản phẩm ra thị trường với:
- Phần mềm phân tích PLC 3 pha bao gồm các phép đo điện, cơ, hiệu suất hệ thống và DQ0. Cảm biến được hỗ trợ: Hall, QEI và Resolver
- Biểu đồ xu hướng thời gian của máy hiện sóng để phân tích cấu hình khởi động động cơ
- Giải mã giao thức nối tiếp cho các giao thức phổ biến trên xe như CAN, LIN và SENT
- Máy tạo chức năng tùy ý để đưa tín hiệu vào
- Điều khiển từ xa dựa trên PC để vận hành ở khoảng cách an toàn với các thiết bị xoay và điện áp cao
- Giải pháp IMDA cung cấp hai biểu đồ xu hướng độc đáo về đo lường chất lượng điện năng để hỗ trợ các yêu cầu đó: biểu đồ xu hướng thời gian và biểu đồ xu hướng Acq.
- Biểu đồ xu hướng Acq (Thu nhận) ghi lại các phép đo động cụ thể khi các thông số động cơ thay đổi qua nhiều lần thu thập.
- Hỗ trợ chuyển đổi toán học từ Đường dây-Đường Dây sang Đường dây-Trung tính cho các hệ thống dây cụ thể. Điều này rất hữu ích khi khó nối dây trung tính thực sự hoặc thăm dò điều này.
- Phân tích thiết kế ba pha Biến tần và Ô tô cho cấu hình dây đầu vào DC và đầu ra AC.
- Cấu hình (các) hệ thống dây điện và bộ lọc để thực hiện các phép đo hiệu suất cho cấu trúc liên kết DC-AC phù hợp nhất cho kiểm tra bộ biến tần.