高速變頻電機(jī)測試解決方案

　　高速電機(jī)具有轉(zhuǎn)速高、相對尺寸小、功率密度大、效率高等顯著優(yōu)點(diǎn)，在空調(diào)或冰箱的離心式壓縮機(jī)、儲能飛輪、紡織、高速磨床等諸多場合具有較多應(yīng)用，在電動汽車、分布式發(fā)電系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　在高速和超高速運(yùn)行情況下，電機(jī)的運(yùn)行特性與常規(guī)電機(jī)有很大的不同，對高速電機(jī)進(jìn)行相關(guān)測試是至關(guān)重要的。

一、高速電機(jī)測試內(nèi)容

1、高速電機(jī)效率測試

　　高速電機(jī)功率密度高，但是單位體積內(nèi)的損耗也大，尤其是轉(zhuǎn)子的風(fēng)磨損耗和渦流損耗是一般電機(jī)的數(shù)十倍。通過電機(jī)的輸入電量測量(包括電壓，電流，功率、功率因數(shù)等)、輸出量測量(轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩，功率等)、勵磁測量等得到高速電機(jī)的效率。通過高速電機(jī)效率測試，從而分析高速電機(jī)的相關(guān)損耗，是高速電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、改善機(jī)械特性、提高散熱能力、減小損耗的關(guān)鍵。

2高速電機(jī)供電系統(tǒng)監(jiān)測

　　2、高速電機(jī)一般采用變頻器供電，對于供電系統(tǒng)的基波頻率、諧波分量十分敏感。變頻器輸出的電壓波形是PWM波，除了基波外，還包含大量的整數(shù)倍載波頻率的高次諧波，會給高速電機(jī)帶來高頻附加損耗，所以對供電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及可靠性監(jiān)測是十分必要的。

二、高速電機(jī)測試關(guān)鍵要求

　　1、為了準(zhǔn)確獲得電機(jī)的效率，必須要求確保電機(jī)輸入電功率與電機(jī)輸出軸功率嚴(yán)格同步測量。

　2、必須滿足變頻器輸出PWM波的基波電壓、基波頻率、諧波分析等的測量需要。

　　3、傳感器及測試儀器組成的測試系統(tǒng)，整體精度必須達(dá)到0.2級。

　　4、由于高速電機(jī)的空載試驗(yàn)時功率因數(shù)低于0.2，所以測試系統(tǒng)的角差指標(biāo)，必須滿足低功率因數(shù)條件下功率測量精度的要求。

　　5、高速電機(jī)的測試現(xiàn)場一般電磁環(huán)境復(fù)雜，測試系統(tǒng)必須擁有強(qiáng)的抗電磁干擾能力。

三、高速電機(jī)測試解決方案

　　本測試系統(tǒng)采用銀河電氣研制的WP4000變頻功率分析儀，功率單元選用SP系列變頻功率傳感器測量電參數(shù)，采用DM4022頻率測試子站采集扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的信號，SP變頻功率傳感器、DM4022通過光纖與WP4000變頻功率分析儀相連。高速電機(jī)測試系統(tǒng)構(gòu)成框圖，如圖1所示。

　　WP4000變頻功率分析儀、SP變頻功率傳感器均采用前端數(shù)字化技術(shù)，完全避免了復(fù)雜電磁環(huán)境下傳輸環(huán)節(jié)本身的衰減和干擾，同時截斷了傳感器的最重要的干擾傳播途徑，增強(qiáng)了傳感器和系統(tǒng)的電磁兼容性能。

　　WP4000變頻功率分析儀每個功率單元擁有獨(dú)立的同步源， 200KHz的采樣頻率同步采集所有參數(shù)，確保了電機(jī)輸入、輸出功率的同步測量，擁有100KHz的有效帶寬，滿足PWM波的諧波分析需求。

　　SP系列變頻功率傳感器(B型)，電壓、電流準(zhǔn)確度為讀數(shù)的0.1%，在功率因數(shù)0.05~1范圍內(nèi)，保持功率準(zhǔn)確度為讀數(shù)的0.2%，滿足高速電機(jī)測試的需求。