電機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了非常廣泛的應(yīng)用，如家電，電動(dòng)汽車，電梯，傳送帶等等。為了提升效率和提高電機(jī)的控制精度，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)包括控制算法日益復(fù)雜，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常使用三相交流輸入和三相交流輸出以增加電機(jī)控制信號(hào)的靈活度和效率，所以整個(gè)電機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試分析變得日益復(fù)雜。為了應(yīng)對(duì)復(fù)雜電機(jī)系統(tǒng)的測(cè)試挑戰(zhàn)，力科（Teledyne LeCroy）專門推出了電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀MDA800系列。本文將介紹力科的電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀 MDA800 如何幫助工程師應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的測(cè)試挑戰(zhàn)。

一、典型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)

典型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)包括功率轉(zhuǎn)換、電機(jī)、嵌入式控制系統(tǒng)三大部分。功率轉(zhuǎn)換部分包括三相輸入，三相輸出以控制電機(jī)的運(yùn)行。電機(jī)部分會(huì)通過各種傳感器將電機(jī)運(yùn)行的相關(guān)信息如速度、扭矩、旋轉(zhuǎn)角、方向、位置等傳送給嵌入式控制系統(tǒng)，嵌入式控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)信息實(shí)時(shí)調(diào)整對(duì)功率轉(zhuǎn)換部分的功率半導(dǎo)體的門級(jí)脈寬調(diào)制信號(hào)的輸入，從而調(diào)整功率模塊的三相輸出來實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。

典型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)

二、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)的測(cè)試挑戰(zhàn)

1、需要更多的測(cè)試輸入通道

三相輸入電壓和電流、三相輸出電壓和電流、多個(gè)功率半導(dǎo)體的電壓和電流的監(jiān)測(cè)，需要更多的測(cè)試輸入通道以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)完整的測(cè)試系統(tǒng)。

2、能夠?qū)θ噍斎氲母鞣N功率及效率進(jìn)行分析

三相輸入和輸出均各有三個(gè)電壓和電流，而且因?yàn)樨?fù)載的不同會(huì)導(dǎo)致電壓和電流之間的相位提前或者滯后，所以還需要能夠測(cè)試各相輸入輸出的有功功率，視在功率，無功功率，效率等多種功率相關(guān)的參數(shù)。

3、需要更高的帶寬

半導(dǎo)體工藝在不斷提升，如碳化硅工藝，上升時(shí)間達(dá)到5ns左右，在功率半導(dǎo)體中的使用日益普及，這要求測(cè)試儀器具備高達(dá)幾百M(fèi)Hz的帶寬。

高速復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)的使用涉及到通用串行接口，如USB、以太網(wǎng)、CAN等串行總線，也需要測(cè)試儀器具備更高的帶寬。

4、需要更高的存儲(chǔ)深度

因?yàn)殡姍C(jī)的啟動(dòng)過程、從無負(fù)載到過載過程的分析通常是非常重要的，這個(gè)過程通常需要持續(xù)比較長的時(shí)間，因此需要測(cè)試儀器具備比較長的存儲(chǔ)深度。

5、能夠?qū)﹄姍C(jī)機(jī)械特性參數(shù)進(jìn)行測(cè)量

電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)、電機(jī)是一個(gè)完整的系統(tǒng)，如要對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行整體的分析和調(diào)試，就需要測(cè)試儀器能夠?qū)﹄姍C(jī)的機(jī)械特性參數(shù)如速度、扭矩、旋轉(zhuǎn)角、方向、位置進(jìn)行分析。

三、力科的電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀MDA800

力科的電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀MDA800能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)控制、電機(jī)整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試，應(yīng)對(duì)電機(jī)系統(tǒng)測(cè)試所面臨的挑戰(zhàn)。

1、MDA800分析軟件界面

采取流水線式軟件架構(gòu)，從電機(jī)驅(qū)動(dòng)的AC輸入，到DC總線，驅(qū)動(dòng)輸出至電機(jī)，讓使用者一目了然電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成。

2、AC輸入

可以選擇三相四線，三相三線，單相二線，單相三線等多種連線方式。可以同時(shí)輸入三個(gè)電壓通道和三個(gè)電流通道以及一個(gè)同步信號(hào)。

3、DC總線

DC總線為三相輸入信號(hào)經(jīng)過整流后的DC電壓和電流信號(hào)?？梢栽O(shè)置電壓和電流輸入進(jìn)行DC部分的功率計(jì)算。

4、驅(qū)動(dòng)輸出

通過將電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的三路電壓和電流接進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀軟件中進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸出功率分析。

5、電機(jī)機(jī)械參數(shù)測(cè)試

6、測(cè)量參數(shù)數(shù)值表

MDA800電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀最多可以顯示120個(gè)測(cè)量數(shù)值，包括有三相輸入輸出的有效電壓，有效電流，功率，效率，電機(jī)機(jī)械特性參數(shù)等。

功率測(cè)量結(jié)果圖：

7、參數(shù)+參數(shù)變化曲線+模擬波形實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)分析

如下圖所示為電機(jī)負(fù)載變化的整個(gè)過程中的功率參數(shù)測(cè)量結(jié)果、功率值及功率效率隨著負(fù)載變化的趨勢(shì)以及電壓、電流模擬波形的時(shí)間同步顯示結(jié)果。這樣的聯(lián)合分析非常有助于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化過程中的參數(shù)性能和異常問題調(diào)試。

8、嵌入式處理器系統(tǒng)調(diào)試能力

力科的電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀MDA800具有8個(gè)模擬通道、高達(dá)1GHz帶寬、2.5GS/s采樣率、250MS存儲(chǔ)深度以及豐富的串行數(shù)據(jù)觸發(fā)和解碼分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜的電機(jī)控制系統(tǒng)的各類串行接口如USB、以太網(wǎng)、CANBus、I2C等總線的測(cè)試。