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1、电动汽车 电机系统原理与测试技术,电机系统电量的测量,2019/4/10,目录,电量测量传感器及其特性 电压电流的测量 电功率的测量 频率和相位的测量 电阻的测量,2019/4/10,目录,非正弦电量的测量 耐电压试验方法 绝缘电阻的测量,2019/4/10,电量测量传感器及其特性,一、霍尔式电压电流传感器,1. 霍尔式电压电流传感器特点,可测量任意波形的电压和电流 准确度高，一般小于1% 线性度小于0.1% 动态性能好，响应时间小于1s 工作频带宽，可在0100kHz范围内工作。 过载能力强，可靠性高 尺寸小，重量轻，便于安装,2019/4/10,二、霍尔传感器的工作原理,电量测量传感器及其
2、特性,2019/4/10,电量测量传感器及其特性,三、霍尔传感器的工作原理,1. 磁平衡式电流传感器接线法,2019/4/10,电量测量传感器及其特性,2. 直测式电流传感器界接线法,2019/4/10,电量测量传感器及其特性,3. 电压传感器的接线法,2019/4/10,电量测量传感器及其特性,4. 变换器接线法,2019/4/10,一、指示式仪表 二、示波器,电压电流的测量,1. 光线示波器,2. 电子示波器,3. 数字存储示波器,三、电压、电流变换器,2019/4/10,电功率的测量,一、直流电机电功率的测量,1. 用直流电流表和电压表测量,2019/4/10,电功率的测量,2. 用功率
3、表测量直流电功率,2019/4/10,电功率的测量,2. 小功率电机测试,I电流表的读数 RA电流表的内阻 RWA功率表电流线圈内阻 r功率表至负载端连接导线的电阻,二、单相交流电机电功率测量,1. 单相交流电机电功率测量电路与图9-10相同。,2019/4/10,电功率的测量,U电压表的读数 RV电压表线圈回路总电阻 RWV功率表电压线圈回路总电阻,采用该方法接线时，应从测量结果中减掉电压表的损耗和功率表电压线圈回路的损耗。,2019/4/10,电功率的测量,三、三相交流电机电功率的测量,1.三功率表法,三相电路的总有功功率等于三块功率表读数之和。,2019/4/10,电功率的测量,2.二功
4、率表法,将三功率表法的人工中性点移至任意一相上，只有另外两相的功率表有功率指示，其代数和为三相总功率。,2019/4/10,电功率的测量,可以证明，二功率表读数代数和即为三相总功率。,2019/4/10,电功率的测量,3.通过功率分析仪进行测量,采用数字采样技术的新型功率分析仪，能对谐波含量较高的电量信号进行准确测量，还可以进行谐波分析。,2019/4/10,频率和相位的测量,一、频率测量,1.数字频率表,优点：采样速度块、准确度高、测量范围广、直接数字显示,工作原理,TD控制门开启时间 fx被测信号的频率 NTD时间内计数器的计数脉冲数,2019/4/10,频率和相位的测量,2.微分式频率表
5、,结构简单、功耗小、元器件通用性好，应用广泛,原理电路：稳压电路、微分电路和偏置电路,流过表头的总电流：,2019/4/10,频率和相位的测量,3.示波器,李萨育图形法,被测频率信号接示波器Y轴输入端，已知频率的标准信号接X轴输入端。 当两个信号频率相同时，李萨育图形为一条直线、一个圆或一个椭圆。,测周期法,用示波器测取被测信号N个周期的时间T，则信号频率f=N/T。,2019/4/10,频率和相位的测量,二、相位测量,1. 数字相位计,基于对两个同频率信号波形过零点的时间差进行相位测量。,测量时，将电压和电流信号分别从通道1和通道2输入，就可以数字显示功率因数角或功率因数。,2019/4/1
6、0,频率和相位的测量,2. 变换器式相位计,2019/4/10,频率和相位的测量,3. 示波器,李萨育图形法,功率因数角 =arcsin(a/b),2019/4/10,频率和相位的测量,双轨迹法,方法一,方法二,使用双线示波器测量时，可采用以下两种方法侧量其相位差。,2019/4/10,电阻的测量,一、电阻的测量方法,1. 比例运算法,若忽略标准电源ES的内阻，被测电阻RS为：,2019/4/10,电阻的测量,2.比率法,3.惠斯顿电桥法,将被测电阻RX和标准电阻RS串联，它们的电压降之比等于电阻之比。若测出两者的电压降，则被测电阻为： RX= UX RS /US,当检流计电流为0时，RX上电
7、压降等于R3上电压降，电桥达到平衡，此时,其中，,2019/4/10,电阻的测量,则有,即,2019/4/10,电阻的测量,4. 开尔文电桥法,当检流计中没有电流通过时，C、D点电位相等，即,又有,最终得到,如果 R3=R3，R4=R4 ，可得,2019/4/10,电阻的测量,5. 电流电压测量法(四端子引线测量),2019/4/10,电阻的测量,6. 微机辅助测量法,2019/4/10,电阻的测量,7. 快速测量感性直流电阻的方法,增大回路电阻电路突变法,2019/4/10,电阻的测量,二、提高测量范围和精度的方法,恒流源的输出电流可变 要保证输入到A-D转换器的电压值不能太小，恒流源输出电
8、流应大一些，但过大的电流将超出A-D测量范围，最好的途径是恒流源的输出电流是可变的。 提高测量的精度和稳定度 提高A-D转换器位数，选择高品质的电压基准和高质量低噪声的运放 减小电流纹波，削弱电感对测量精度影响 在设计电路时增加滤波电路，提高稳流源输出电流的稳定性。,2019/4/10,非正弦电量的测量,一、谐波分析,谐波分析是指利用傅里叶技术将非正弦周期变化的电压、电流、磁动势、电动势等分解成一系列不同频率的正限量之和，然后对各频率正限量单独作用的情况进行分析计算，最后应用叠加原理把所得结果叠加起来，以便对电机性能做出评价。,2019/4/10,非正弦电量的测量,二、非正弦电压与电流的测量,
9、1. 微机计算法,被测电压和电流模拟信号经A-D转换器送入微机 微机在一个周期T内采集到N个离散值 当T足够小时，被测电压和电流的有效值分别近似为：,2019/4/10,非正弦电量的测量,2. 模拟式变换器法,为了测量电压和电流的方均根值，可以设计出具有二次方律伏安特性的整流变换器，然后由低通滤波器或磁电系机构进行平均值变换，在标尺刻度时完成开二次运算，形成方均根值表。,为了实现整流器的二次方律伏安特性，可以采用分段逼近法。,对二次方律整流器输出进行低通滤波取平均值，则输出电压为：,式中，Ui为输出电压ui的有效值。,2019/4/10,非正弦电量的测量,三、功率与功率因数的测量,微机计算法,
10、式中，uj,ij第j个采样点的电压和电流采样值 N一个周期内的采样点数,当选择N个相等子区间时，由t=T/N，平均有功功率表示为，,2019/4/10,非正弦电量的测量,四、谐波的测量,电压波形正弦性畸变率采用如下公式定义，,式中， DFVm第m次谐波电压波形正弦性畸变率 Um第m次谐波电压的有效值 U1基波电压的有效值,2019/4/10,非正弦电量的测量,1. 频域法谐波分析仪,利用窄带带通滤波器，从输入信号中选出特定频率的谐波分量，用频率连续可变的标准正弦定标。,2019/4/10,非正弦电量的测量,2. 外差式谐波分析仪,差频信号满足fm-fn=f1时，方可通过中频放大器；因此，只需要
11、标准信号发生器频率连续变化，即可输出被测信号中的各次谐波分量。,2019/4/10,非正弦电量的测量,3. 数字谐波分析仪,经快速傅里叶变换后得到各次谐波幅值和相位，同时计算出被测信号的波形正弦性畸变率,2019/4/10,耐电压试验方法,一、耐电压试验设备,1. 试验设备的组成和工作原理,2019/4/10,耐电压试验方法,2. 对耐压试验设备有关元件的要求,对升压变压器额定容量的要求,对试品过电压保护的要求,对试验电压测量和结果显示的要求,2019/4/10,耐电压试验方法,二、工频耐压试验,1. 电机绕组与电机机壳之间的工频耐电压试验,表9-3 驱动电机绕组对机壳工频耐电压限值,2019
12、/4/10,耐电压试验方法,2. 驱动电机绕组对温度传感器的工频耐电压,3. 驱动电机控制器工频耐电压,若驱动电机温度传感器固定于定子绕组中，绕组对温度传感器应能承受1500V的工频耐压试验，无击穿现象，漏电流不高于5mA。,2019/4/10,耐电压试验方法,三、冲击耐电压试验,1. 电枢绕组的匝间冲击耐电压试验,电枢绕组匝间绝缘冲击试验电压峰值应不低于计算值UT ,且,绕组与对地耐冲击电压试验的连接方式有：相联结、四线Y联结、三线Y联结、四线联结、三线联结、单相电机联结,2019/4/10,耐电压试验方法,3. 有刷直流驱动电机电枢绕组的匝间冲击耐电压试验,对于最高工作电压为660V及以下
13、的有刷直流驱动电机，电枢的换向片片间冲击电压峰值应不低于350V；最高工作电压为660V以上的有刷直流电机，片间冲击电压峰值应不低于500V。,试验时，一般采用跨距法或片间法进行试验。,2. 驱动电机励磁绕组的匝间冲击耐电压试验,对于励磁绕组，其匝间冲击试验电压一般也不低于计算值UT， UT的计算参考UT,2019/4/10,绝缘电阻的测量,一、测量范围 驱动电机定子绕组对机壳的绝缘电阻 驱动电机定子绕组对温度传感器的绝缘电阻 驱动电机控制器的绝缘电阻试验,二、试验仪器绝缘电阻表,结构 两个线圈固定在同一轴上且相互垂直。一个线圈与电阻R串联，另一个线圈与被测电阻Rx串联，两者并联接于直流电源。,2019/4/10,绝缘电阻的测量,工作原理,在测量时，通过线圈电流,线圈受磁场作用，产生两个相反方向转矩，其大小与对应的电流成正比，且与线圈在磁场中所处角度有关。,仪表的可动部分在转矩的作用下发生偏转，直到两个线圈产生的转矩平衡。,2019/4/10,致谢,谢谢各位,
