Động cơ chuyển mạch từ trở (SRM) Ghế thử nghiệm: gợn sóng mô-men xoắn, Lập bản đồ điện cảm và NVH

Tại sao thử nghiệm SRM lại yêu cầu một cách tiếp cận khác

Động cơ từ trở chuyển mạch đã tái xuất hiện như một đối thủ nặng ký trong hệ thống truyền động EV và 48 Hệ thống phụ trợ V. Không giống như PMSM hoặc động cơ cảm ứng, SRM không có nam châm vĩnh cửu và không có cuộn dây rôto - mô-men xoắn được tạo ra hoàn toàn bởi xu hướng các cực rôto thẳng hàng với các cực của stato được cấp điện. Cấu trúc đơn giản này mang lại khả năng chịu lỗi tuyệt vời và chi phí vật liệu thấp, nhưng nó đưa ra một loạt các thử thách thử nghiệm mà băng thử nghiệm động cơ AC tiêu chuẩn không được thiết lập để xử lý ngay lập tức.

Độ tự cảm phụ thuộc vào vị trí rôto, gợn sóng vốn có mô-men xoắn cao, và dạng sóng chuyển mạch dòng điện mạnh đòi hỏi khả năng đo lường cụ thể. Các kỹ sư cố gắng mô tả đặc tính SRM trên băng thử nghiệm được thiết kế cho các máy đồng bộ sẽ bỏ lỡ các chỉ số hiệu suất quan trọng nhất.

Nguyên tắc hoạt động của SRM thay đổi chương trình thử nghiệm như thế nào

Trong một PMSM, bạn lập bản đồ hiệu suất tốc độ-mô-men xoắn trong một không gian vận hành tương đối trơn tru. Trong một SRM, hành vi của máy về cơ bản là phi tuyến tính: độ tự cảm pha thay đổi liên tục theo góc rôto, và mô-men xoắn là một hàm của cả dòng điện và vị trí. Do đó, mọi đặc tính SRM có ý nghĩa đều bắt đầu bằng một điện cảm so với góc (L-th) bản đồ.

• Hồ sơ L-θ: Bàn thử nghiệm khóa rô-to ở các vị trí góc rời rạc bằng phanh trợ lực chính xác hoặc động cơ định vị, lần lượt áp dụng một dòng nhiễu loạn AC nhỏ cho từng pha, và đo độ tự cảm pha thu được. Tỷ lệ điện cảm thẳng hàng và không thẳng hàng đầy đủ (tiêu biểu 5:1 ĐẾN 10:1) xác định khả năng tạo mô-men xoắn của máy.
• Đo mômen tĩnh: Tại mỗi vị trí rôto bị khóa, dòng điện pha tăng tốc trên băng ghế dự bị và ghi lại mô-men xoắn tĩnh thu được thông qua bộ chuyển đổi mô-men xoắn phản ứng. Điều này xây dựng một T(Tôi, Tôi) bảng tra cứu cung cấp đơn vị điều khiển.
• Quét giao hoán động: Góc bật (Tôi_TRÊN) và góc tắt (Tôi_tắt) được quét qua phạm vi tốc độ vận hành để tìm các góc chuyển đổi tối ưu cho hiệu quả và độ gợn mô-men xoắn, cả ở tải định mức và ở mô-men xoắn cực đại.

Các mục kiểm tra cốt lõi cho đặc tính SRM

1. Định lượng gợn mô-men xoắn

Độ gợn mô-men xoắn SRM có thể đạt 40–100% từ đỉnh đến đỉnh ở tốc độ thấp mà không cần chủ động giảm thiểu gợn sóng. Bàn thử nghiệm phải thu được mô-men xoắn tức thời ở độ phân giải góc dưới 1°. Bộ chuyển đổi mô-men xoắn băng thông cao kết hợp trục (≥ 5 kHz, độ chính xác ≤ 0.1% FS) kết hợp với bộ phân giải hoặc bộ mã hóa với 4,096 PPR hoặc tốt hơn là yêu cầu thiết bị tối thiểu.

Số liệu chính: Độ gợn từ đỉnh đến đỉnh như % mô-men xoắn trung bình; tần số gợn cơ bản (= tốc độ × số cực rôto × số pha); gợn sóng mô-men xoắn trên toàn bộ phạm vi hoạt động từ 10% ĐẾN 110% tải định mức.

2. Tiếng ồn và độ rung âm thanh (NVH)

Các lực từ hướng tâm tạo ra mô-men xoắn trong SRM cũng làm biến dạng cốt thép của stato ở các sóng hài tần số chuyển mạch. Điều này làm cho các phương tiện điều khiển bằng SRM có thể nghe được theo cách mà các nền tảng dựa trên PMSM không làm được.. Thử nghiệm NVH trên băng ghế SRM thường bao gồm việc đánh giá buồng bán phản xạ hoặc tối thiểu là phép đo công suất âm thanh theo ISO 1680 / IEC 60034-9. Mảng micro được đặt ở 1 m từ bề mặt máy; gia tốc kế rung được liên kết với vỏ stato ở bốn vị trí chính.

Số liệu chính: Mức công suất âm thanh (dB[MỘT]) Tại 1 tôi; vạch phổ trội so với. tần số chuyển mạch cặp cực; tốc độ rung truyền qua cấu trúc (mm/s RMS) tại vỏ stato.

3. Lập bản đồ hiệu quả

Bởi vì SRM hoạt động mà không có EMF hỗ trợ ở trạng thái dừng, tổn thất đồng chiếm ưu thế ở tốc độ thấp trong khi tổn thất lõi (độ trễ và dòng điện xoáy trong stator nhiều lớp) tăng mạnh trên tốc độ cơ bản. Bản đồ hiệu suất trên toàn bộ phạm vi tốc độ mô-men xoắn yêu cầu băng ghế hoạt động ở chế độ mô-men xoắn không đổi ở tốc độ thấp và chế độ công suất không đổi trên tốc độ cơ bản. Nguồn điện đầu vào phải được đo ở phía bus DC (thượng nguồn của bộ chuyển đổi) để nắm bắt tổn thất của bộ chuyển đổi tạo nên một phần hiệu quả của hệ thống.

Số liệu chính: Hiệu suất hệ thống cao nhất (động cơ + biến tần); N.E.D.C / Hiệu quả trung bình có trọng số của WLTP; hiệu suất tải một phần tại 10%, 25%, 50% mô-men xoắn định mức.

4. Đặc tính nhiệt

Stator SRM chạy nóng ở các đầu dây quấn, nhưng rôto (không có cuộn dây) vẫn mát hơn PMSM tương đương. Cảm biến nhiệt độ sợi quang trong các khe stato và đầu dò hồng ngoại không tiếp xúc trên OD rôto cho hình ảnh rõ nét nhất. Bàn đo phải giữ nhiệt độ điểm nối trong phạm vi ±1°C so với điểm đặt mục tiêu trong quá trình đo hiệu suất ở trạng thái ổn định để loại bỏ hiệu ứng trôi nhiệt lên điện trở.

5. EMC / Phát thải tiến hành từ giai đoạn phát điện

Bộ chuyển đổi SR chuyển mạch cứng tạo ra nhiễu điện từ dẫn đáng kể trên đường ray cung cấp DC. Bàn thử nghiệm phải bao gồm LISN (Mạng ổn định trở kháng đường dây) theo CISPR 25 Lớp học 3 và một 100 Đầu dò dòng điện băng thông MHz trên mỗi pha dẫn đến ghi lại các đột biến chuyển mạch. Điều này đặc biệt có liên quan đối với 48 Các ứng dụng BSG/ISG hybrid nhẹ trong đó SRM chia sẻ bus với các thiết bị điện tử ADAS nhạy cảm.

Số liệu chính: Đường bao phát xạ dẫn so với. CISPR 25 giới hạn; điện áp cực đại thoáng qua trên mỗi sự kiện chuyển mạch (V/µs dV/dt).

Cấu hình băng ghế thử nghiệm cho công việc SRM

Ưu tiên sử dụng lực kế có tải tái tạo AC bốn góc phần tư để năng lượng trong quá trình phanh chủ động được đưa trở lại lưới điện thay vì tiêu tán dưới dạng nhiệt trong dãy điện trở - quan trọng ở chu kỳ làm việc cao. Bộ điều khiển tốc độ phải xử lý đầu ra mô-men xoắn không hình sin cao của SRM mà không cần săn; băng thông ít nhất 200 Hz ở chế độ điều khiển tốc độ là điển hình. Đối với các ứng dụng điện áp cao (400 V trở lên), biến áp cách ly băng ghế dự bị và khóa liên động an toàn phải được định mức cho điện áp bus DC với biên độ an toàn ít nhất là 2×.

Nếu chương trình của bạn liên quan đến máy chuyển mạch từ trở — cho dù dành cho hệ thống ISG ô tô, ổ đĩa servo công nghiệp, hoặc lực kéo EV mới nổi — nhóm kỹ thuật của chúng tôi có thể chỉ định chuỗi đo lường và kiến ​​trúc điều khiển phù hợp cho số cực và mức công suất của động cơ của bạn. Nói chuyện với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi về cấu hình băng ghế SRM.