高速电机供电系统监测测试方案

高速变频电机是指转速超过10000r/min，一般都是几万转甚至达到十几万转，在电动汽车、分布式发电系统中具有广阔的应用前景。在高速和超高速运行情况下，电机的运行特性与常规电机有很大的不同，对高速电机进行相关测试是至关重要的。

高速变频电机是指转速超过10000r/min，一般都是几万转甚至达到十几万转，电机输入基波频率范围达到1000Hz甚至更高，极数基本为2级。高速电机具有转速高、相对尺寸小、功率密度大、效率高等显著优点，在空调或冰箱的离心式压缩机、储能飞轮、纺织、高速磨床等诸多场合具有较多应用，在电动汽车、分布式发电系统中具有广阔的应用前景。在高速和超高速运行情况下，电机的运行特性与常规电机有很大的不同，对高速电机进行相关测试是至关重要的。

高速电机测试内容

1、高速电机效率测试

高速电机功率密度高，但是单位体积内的损耗也大，尤其是转子的风磨损耗和涡流损耗是一般电机的数十倍。通过电机的输入电量测量(包括电压，电流，功率、功率因数等)、输出量测量(转速，转矩，功率等)、励磁测量等得到高速电机的效率。通过高速电机效率测试，从而分析高速电机的相关损耗，是高速电机的结构设计、改善机械特性、提高散热能力、减小损耗的关键。

2、高速电机供电系统监测

高速电机一般采用变频器供电，对于供电系统的基波频率、谐波分量十分敏感。变频器输出的电压波形是PWM波，除了基波外，还包含大量的整数倍载波频率的高次谐波，会给高速电机带来高频附加损耗，所以对供电系统运行状态及可靠性监测是十分必要的。

高速电机测试关键要求：

1、为了准确获得电机的效率，必须要求确保电机输入电功率与电机输出轴功率严格同步测量。

2、必须满足变频器输出PWM波的基波电压、基波频率、谐波分析等的测量需要。

3、传感器及测试仪器组成的测试系统，整体精度必须达到0.2级。

4、由于高速电机的空载试验时功率因数低于0.2，所以测试系统的角差指标，必须满足低功率因数条件下功率测量精度的要求。

5、高速电机的测试现场一般电磁环境复杂，测试系统必须拥有强的抗电磁干扰能力。

高速电机测试解决方案

本测试系统采用广州致远电子研制的PA8000功率分析仪，致远公司PA系列功率分析仪能够执行最多6个功率输入的测量，通过测量变频器输入输出的电功率和机械功率，可准确评估变频器的效率、驱动系统的电能和机械之间的转换功率。同时，通过详尽的频谱分析和动态扭矩计算，PA功率分析仪可准确测量出由变频器引起的开关损耗，并且能够全面评估高频下的扭矩瞬态和谐波。

高速电机测试系统构成框图，如下图所示。

本测试选用PA8000功率分析仪具有行业标杆最高精度0.01%，完全满足高速电机测试需求；同时具有高采样率与宽带相结合的特点，可选择多通道的电机输入单元，采样率高达2MS/s，并且独家含有录波功能，可以完整的分析电机的启动波形，可用于测量电机起动与负载变化过程中的瞬时电压、电流、功率及相关的曲线波形，评估电机起动与负载变化特性，可帮助用户查找异常波形，定位错误细节。适用于科研与认证机构。