使用羅德與施瓦茨示波器MXO 優(yōu)化電動傳動系統(tǒng)

汽車電子行業(yè)正在轉(zhuǎn)向電氣化發(fā)展。為了增強(qiáng)性能、效率和可靠性，需要準(zhǔn)確測量和分析電動傳動系統(tǒng)。MXO 示波器是執(zhí)行這些測量任務(wù)的重要測試工具，能夠?yàn)楣こ處熀图夹g(shù)人員實(shí)時(shí)提供電壓和電流波形，有助于了解復(fù)雜的傳動系統(tǒng)機(jī)制，從而增強(qiáng)性能和效率。

使用具備高壓差分探頭和電流探頭接口的 MXO 分析傳動系統(tǒng)

表征傳動系統(tǒng)的性能涉及到多個(gè)方面，能夠保證無縫集成，功能優(yōu)越。這需要對傳動系統(tǒng)中的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行電壓和電流波形分析，以此確定不同階段的功率轉(zhuǎn)換以及效率因數(shù)和功率因數(shù)，從而發(fā)現(xiàn)需要改進(jìn)的地方。電機(jī)控制算法必須經(jīng)過驗(yàn)證，保證電機(jī)運(yùn)行準(zhǔn)確、響應(yīng)敏捷并且和控制輸入一致。瞬態(tài)分析有助于確定傳動系統(tǒng)對負(fù)載或功率條件突然變化的響應(yīng)。識別并減輕諧波系統(tǒng)失真可以提高電源質(zhì)量和整體傳動系統(tǒng)的可靠性。綜合性方法能夠多方位了解傳動系統(tǒng)特性，從而優(yōu)化傳動系統(tǒng)的性能。

羅德與施瓦茨解決方案

為了滿足不同的測量要求，需要使用不同設(shè)備，才能獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果。功率分析儀、低頻矢量分析儀或總線解碼器都能進(jìn)行準(zhǔn)確測量。示波器也是一種獨(dú)特的重要儀器，能夠直觀顯示時(shí)間和幅度關(guān)系，還能提供各種工具，例如 FFT、數(shù)學(xué)運(yùn)算、諧波分析、數(shù)字通信協(xié)議解碼和頻率響應(yīng)分析。

新一代的 MXO 系列示波器具有基礎(chǔ)的時(shí)間分析功能、快速波形捕獲率、18 位 HD 分辨率、超快 FFT 頻譜功能和出色的記錄長度，是用于優(yōu)化電動傳動系統(tǒng)的不二之選。MXO 5 系列是首款支持三相分析的八通道示波器，能夠并行測量電壓和電流。

優(yōu)點(diǎn)

450 萬波形/秒：捕獲率最高可達(dá) 99%

18 位 HD 模式：實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的精確度和準(zhǔn)確度

每通道 400 Mpoints/500 Mpoints：能夠長時(shí)間維持高采樣率

45,000 FFT/s：快速響應(yīng)的頻譜功能，適合 EMI 分析

數(shù)字觸發(fā)：觸發(fā)靈敏度可達(dá) 0.0001 div

MXO 具有跟蹤功能，能夠?qū)?PWM 顯示為跡線以作分析

逆變器傳動控制需要使用多個(gè)通道

傳動系統(tǒng)的主要作用是將直流電池電源轉(zhuǎn)換為交流電機(jī)傳動電源。為了提高轉(zhuǎn)換效率，準(zhǔn)確定時(shí)的逆變器柵極（圖騰柱）將直流脈沖切換為不同的寬度，并通過脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 將其濾波為交流電，從而為電機(jī)提供動力。三相電機(jī)需要使用三組逆變器柵極，這些柵極的開關(guān)邏輯和時(shí)序會影響電機(jī)的傳動性能。每個(gè)逆變器相位的電壓和電流都會進(jìn)行測量。測量力矩和電機(jī)傳動速度的傳感器能夠提供有用信息。MXO 5 系列增加了通道，能夠全面了解逆變器的傳動控制。

 逆變器將直流電源轉(zhuǎn)換為三相交流電源

MXO 的數(shù)字觸發(fā)非常適合分析這種情況，確保設(shè)計(jì)在切換高壓側(cè)和低壓側(cè)柵極時(shí)具有充足的死區(qū)時(shí)間。

柵極切換的問題

為了提高傳動系統(tǒng)的效率和響應(yīng)速度，系統(tǒng)設(shè)計(jì)從絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 轉(zhuǎn)向?qū)捊麕Вɡ缣蓟瑁喎Q“SiC”）晶體管，以便實(shí)現(xiàn)更快的開關(guān)速度。更重要的是，后者的動態(tài)導(dǎo)通電阻更低，因此傳導(dǎo)效率更高。

上升/下降速度加快，會在系統(tǒng)中產(chǎn)生 EMI 噪聲，給設(shè)計(jì)帶來了挑戰(zhàn)。同時(shí)開啟高壓側(cè)和低壓側(cè)柵極時(shí)，寄生信號會加劇振鈴現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的直通事件。晶體管和逆變器電路還需要進(jìn)行額外的時(shí)序分析。

MXO 系列的數(shù)字觸發(fā)能夠有效檢測出晶體管柵極中的毛刺。18 位 HD 分辨率提供高精度可觸發(fā)波形和高觸發(fā)靈敏度，有助于調(diào)試設(shè)計(jì)。快速 FFT 有助于檢測 EMI 輻射，能夠改進(jìn)電路濾波器設(shè)計(jì)。

如果 T2 開啟，T1 晶體管柵極中的毛刺會導(dǎo)致直通事件。

總結(jié)

改進(jìn)電動傳動系統(tǒng)需要采用不同的測試方法，包括復(fù)雜的三相諧波失真改進(jìn)測量和柵極傳動開關(guān)分析。不同于準(zhǔn)確測量規(guī)格的功率分析儀，示波器為用戶提供時(shí)間視圖，有助于了解不同時(shí)序控制隨時(shí)間發(fā)生的變化。示波器功能多樣，支持時(shí)域和頻域測試，能夠進(jìn)行功率效率測量、EMI 調(diào)試、諧波分析和總線解碼。

MXO 系列示波器標(biāo)配出色的記錄長度，非常適合測量通常響應(yīng)較慢的電動傳動系統(tǒng)。示波器具備數(shù)字觸發(fā)、HD 精度、測量跟蹤、快速頻譜分析和八路通道，在評估電動傳動系統(tǒng)的性能時(shí)能夠進(jìn)行廣泛的測量。