Kiểm tra biến tần lực kéo: Hiệu quả, Chuyển đổi dạng sóng & Xác nhận nhiệt

Tại sao thử nghiệm biến tần lại là phần xác thực hệ thống truyền động EV bị bỏ qua

Băng ghế thử nghiệm động cơ đã trưởng thành, thiết bị được hiểu rõ. Kiểm tra pin đang được chú ý nhiều hơn khi các gói mở rộng quy mô. Các thiết bị điện tử công suất nằm giữa chúng - bộ biến tần lực kéo - thường được xác nhận gần như sau đó, đã được thử nghiệm trên băng ghế dự bị ở cấp độ thành phần với một dãy tải điện trở thay vì chống lại động cơ mà nó sẽ thực sự dẫn động. Khoảng cách đó quan trọng hơn khi tần số chuyển đổi biến tần và mật độ năng lượng đều tiếp tục tăng: một biến tần vượt qua bài kiểm tra tải tĩnh vẫn có thể bị lỗi so với phản kháng thực, tải nặng phía sau EMF mà động cơ quay thực sự gây ra.

Hướng dẫn này bao gồm những gì một băng ghế thử nghiệm biến tần thực sự cần để xác nhận, và tại sao việc kiểm tra biến tần và động cơ cùng nhau lại tạo ra các kết quả khác - và hữu ích hơn - so với việc kiểm tra riêng lẻ.

Điều gì làm cho thử nghiệm biến tần khác với thử nghiệm động cơ

Bàn thử động cơ mô tả đặc tính đầu ra cơ học - mô-men xoắn, tốc độ, hiệu quả - chống lại đầu vào điện. Bàn thử nghiệm biến tần phải mô tả chính dạng sóng điện: chuyển đổi hành vi, nội dung hài hòa, hiệu suất nhiệt của chất bán dẫn điện, và nó có thể theo dõi lệnh mô-men xoắn một cách rõ ràng như thế nào trên toàn dải tốc độ. Cả hai đều bổ sung cho nhau, và ngày càng được thử nghiệm cùng nhau như một cặp động cơ-biến tần phù hợp thay vì riêng lẻ.

• Khả năng tái tạo bốn góc phần tư: Băng ghế dự bị cần cung cấp và tiêu thụ cả công suất tác dụng và công suất phản kháng, do tải động cơ phản xạ lại dòng điện phản kháng đáng kể nên biến tần phải xử lý
• Đo dòng điện/điện áp băng thông cao: Thu thập dữ liệu tốc độ chuyển mạch (thường là 1–5 MHz cho bộ biến tần SiC/GaN) để nắm bắt quá độ chuyển đổi, không chỉ các dạng sóng cơ bản
• Thiết bị đo nhiệt trên chất bán dẫn điện: Giám sát nhiệt độ mối nối (thông qua NTC hoặc phương pháp quang học) trên các mô-đun IGBT/SiC dưới tải liên tục, không chỉ nhiệt độ tản nhiệt
• Mô phỏng xe buýt DC: Nguồn/bộ thu DC có thể lập trình để tái tạo độ võng và gợn sóng điện áp thực của bộ pin khi tải, thay vì nguồn cung cấp phòng thí nghiệm cứng nhắc che giấu hành vi phụ thuộc vào điện áp bus

Các hạng mục kiểm tra cốt lõi cho Bộ biến tần lực kéo

1. Lập bản đồ hiệu quả

Hiệu suất được đo trên bản đồ vận hành tốc độ mô-men xoắn đầy đủ (không chỉ là một vài điểm danh nghĩa), tính toán cả tổn thất chuyển mạch/tổn hao dẫn điện của biến tần và tổn thất động cơ khi được thử nghiệm như một cặp phù hợp. Điều này tạo ra kiểu bản đồ hiệu suất tương tự được sử dụng để thử nghiệm động cơ, nhưng quy các tổn thất cụ thể cho giai đoạn biến tần.

Số liệu chính: Hiệu suất chỉ dùng biến tần (%) vs. mô-men xoắn/tốc độ, Bản đồ hiệu suất hệ thống động cơ + biến tần kết hợp.

2. Chuyển đổi dạng sóng và phân tích sóng hài

Thu thập băng thông cao của dạng sóng điện áp pha và dòng điện đặc trưng cho hành vi chuyển mạch: thời gian tăng/giảm, đổ chuông, hiệu ứng thời gian chết, và tổng độ méo hài (THD) tiêm vào động cơ. Quá nhiều dv/dt hoặc tiếng chuông làm tăng tốc độ suy giảm cách điện của cuộn dây động cơ và hư hỏng ổ trục do dòng điện cảm ứng trên trục — một chế độ lỗi chỉ xuất hiện khi biến tần và động cơ được thử nghiệm cùng nhau.

Số liệu chính: THD (%), dv/dt (V/µs), gợn sóng hiện tại (Đỉnh tới đỉnh).

3. Phản ứng mô-men xoắn và băng thông điều khiển

Các lệnh mô-men xoắn theo bước và quét tần số xác minh xem vòng điều khiển của biến tần cung cấp mô-men xoắn theo yêu cầu nhanh chóng và chính xác như thế nào - rất quan trọng đối với các ứng dụng lực kéo trong đó thời gian phản hồi ảnh hưởng đến cả khả năng lái và độ ổn định trong quá trình chuyển đổi phanh tái tạo.

Số liệu chính: Thời gian tăng mô-men xoắn (bệnh đa xơ cứng), băng thông (Hz), vượt quá (%).

4. Giảm nhiệt và đạp xe điện

Hoạt động liên tục ở dòng điện cao trong khi theo dõi nhiệt độ điểm nối bán dẫn sẽ thiết lập đường cong giảm nhiệt thực sự - biến tần thực sự có thể cung cấp bao nhiêu mô-men xoắn liên tục trước khi phải dừng lại, và điều đó thay đổi như thế nào theo nhiệt độ nước làm mát và điện áp bus DC. Kiểm tra đạp xe điện (lặp lại bật/tắt ứng suất nhiệt) xác nhận độ tin cậy lâu dài của các mối hàn mô-đun nguồn và dây liên kết, một cơ chế hao mòn đã biết đối với các mô-đun SiC/IGBT.

Số liệu chính: Đánh giá dòng điện liên tục ở nhiệt độ nước làm mát định mức, tăng nhiệt độ điểm nối trên mỗi chu kỳ điện, chu kỳ thất bại.

5. DC Bus Ripple và phản hồi tái tạo

Với tính thực tế (không cứng) Trở kháng mô phỏng bus DC, băng ghế kiểm tra bộ biến tần xử lý độ võng điện áp bus khi tăng tốc và tăng điện áp khi hãm tái tạo mà không có bảo vệ vấp ngã hoặc gây ra sự mất ổn định - chính xác là động lực mà một bộ nguồn trong phòng thí nghiệm cứng nhắc không thể tiết lộ.

Số liệu chính: Điện áp bus tăng/giảm (V.) dưới tải bước, khả năng tái tạo hiện tại (MỘT), đáp ứng với quá độ điện áp bus.

6. Xác thực phản hồi và bảo vệ lỗi

Các điều kiện lỗi được cố ý gây ra - quá dòng, quá điện áp, mất pha, quá nhiệt - xác minh các chuyến đi logic bảo vệ của biến tần trong thông số kỹ thuật và hệ thống không hoạt động an toàn, mà không làm hỏng động cơ hoặc pin.

Số liệu chính: thời gian chuyến đi (µs) cho từng loại lỗi, hành vi phục hồi sau lỗi.

Kiểm tra biến tần và động cơ như một hệ thống

Tín hiệu xác nhận mạnh nhất đến từ việc chạy biến tần so với động cơ thực tế mà nó sẽ truyền động trên băng thử tái tạo bốn góc phần tư, chứ không phải là một dãy tải điện trở - điều này cho thấy sự tương tác giữa vòng điều khiển, sự cộng hưởng, và khớp nối nhiệt mà chỉ thử nghiệm ở cấp độ thành phần trên một trong hai bộ phận sẽ không bắt kịp. Đó là kiến ​​trúc băng ghế thử nghiệm cơ bản tương tự được sử dụng để xác nhận trục điện tử và bộ truyền động EV, chỉ với biến tần làm thiết bị được thử nghiệm và khả năng hiển thị đầy đủ về hành vi chuyển đổi của nó được thêm vào ngăn đo.

Nếu nhóm của bạn đang xác nhận bộ biến tần dựa trên tải động cơ thực tế thay vì băng ghế điện trở, nói chuyện với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi về cách cấu hình hệ thống bốn góc phần tư để thử nghiệm biến tần động cơ kết hợp.