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基于MDA810电机驱动分析仪的电机驱动和交互控制测试

※发布时间:2018/4/12 5:51:31   ※发布作者:habao   ※出自何处: 

  电机驱动控制系统的调试往往需要查看动态事件中同时发生的控制 信号和功率波形,由此去理解之间关系,可视化动态功率行为 随时间的变化,以及和控制信号的关联。传统的功率分析仪仅仅提 供静态的功率(平均值)测量能力,非常有限的波形捕获能力,而 且不能测量控制信号。TeledyneLecroy MDA810 电机驱动分析仪提 供静态功率测量和动态功率分析能力,而且具有完整的嵌入式控制 测量能力,可以将控制信号和功率事件关联起来。

  下面的示例演示了利用 Teledyne LeCroy MDA810 电机驱动分析仪 测量小型手持工具,这个工具采用了一个正弦调制的工作在高速模 式的永磁同步电机。电机的方向每秒反转一次。这个测量验证驱动 控制信号和工具的行为和动态功率行为的相关性,包括方向转换过 程中的功耗和在每个旋转方向上功耗的差异。目的是要了解和减少 在这期间不必要的功耗,如果功耗太高,可能会导致用户的不满意 及其他可靠性问题。

  图 1 的例子展示的是使用 5 个 12bit,1GHz 的采集通道查看两控 制信号(C1 和 C2)、轮子的编码信号(C3),电机的实际速度 (C4)和控制速度(C5)。测试工程师设计了一块外部控制板处理 C3 和 C4 的信号。这是由于这台电机是一台无传感器电机,这块外 部控制板仅仅是为了测试使用,不是最终产品的一部分。

  通道 1 和通道 2 的信号是电机控制旋转方向的控制信号,通道 1 的 上升沿发起电机反向旋转,通道 2 的下降沿表示电机反向旋转结束 的时间。采集长时间的数据(在这个例子中是 5s),可以查看很多的 转换周期。放大的波形(右边的栅格中)显示其中一个转换过程的 细节,可以清楚的展示控制信号和电机响应的时序。同时监测转换 时速度的变化,如 Z4 和 Z5 所示,通过这些信号,可以看到电机反 向旋转的很正常,和预期的一致。

  二瓦特计算法允许只使用四信号就可以计算三相系统的功率,留 下更多的通道可以捕获其他的驱动控制信号或功率行为信号。 MDA810 也支持三瓦特计算法。 两个高压差分探头(C1,的波形,和 C2,红色波形)和两个 电流探头(C5 和 C6,绿色的波形,紫色的波形)连接到如图 2 中 的电配置图描述的驱动电机的输出。

  电压和线电流波形。该线的电压波形和线 度,这和三相系统的预期是一致的。在图 3 右边波形是左边波 形的放大。没有放大波形显示有很多噪声,但是放大的波形表明, 噪声是驱动输出开关器件的特性导致的。使用传统的 8 位示波器, 是观察不到的,但 MDA810 12 位采集系统具有观察这种细节所需 的分辨率。

  图 3 采集线电压和线 所示,采集很长时间的一段数据,查看完整的电机旋转 方向的变化,计算方向变化之前,变化期间和之后的功率。其中感 兴趣的是在从一个方向转换到另一个方向的过程中消耗的能量,理 想情况是在这个转折点上没有能量的急剧增加,此次采集包含两个 电机方向转换。

  为了确定所有的电压、电流和功率计算需要的循环周期,一个信号 被选择为“参考周期”。在 MDA810 中,这被称为“同步”信号,同步 信号确定每周期电压、电流、功率、效率、机械参数以及其他值的 计算测量间隔,这通常需要滤除同步信号中的高频成分,以获得更 好的周期性,在 MDA810 中,实现起来非常简单。