泰克示波器和IMDA软件在电动汽车牵引逆变器测试中的应用

电动汽车

与传统汽车不同，电动汽车的动力系统运行环境更加复杂。牵引逆变器需要将电池的直流电转换为三相交流电，通过精确的脉冲宽度调制（PWM）控制电机运行。这一过程涉及高频开关操作（通常为20-100kHz）、高电压（最高可达800V）和大电流（数百安培）等苛刻条件。

在电动汽车动力总成内的各个测试点进行多种测量，需要采用专用设备，这些设备需经过专门设计，以期在最少性能权衡的前提下确保最高的测量质量。所选用的正确仪器可能取决于所需的精度等级、通道数量或待采集信号的类型。

直流母线	控制系统	牵引逆变器	电机
· 纹波/噪声 · 瞬态响应 · 再生制动	· 实时DQO分析 · 时序 · 串行通信 · 电源完整性	· 输出相量 · 电气效率 · 开关损耗，时序 · 双脉冲测试 · 直流母线纹波 · 总谐波失真 (THD)	· 转速，加速度 · 扭矩 · 机械功率 · 系统级效率

本技术白皮书将介绍如何使用示波器的逆变器、电机和驱动器分析软件（IMDA）对变频驱动器的输入、直流母线和输出进行稳定、准确的电气测量，以及对电机进行机械测量。

基本变频驱动结构

脉冲宽度调制 (PWM) 基础知识

如何选择和设置示波器探头

选择正确的接线配置

如何对变频驱动器进行测量

在设计和调试驱动电机系统时，使用示波器相比功率分析仪具有显著优势。与功率分析仪不同，示波器能够提供电信号和机械信号的详细、实时可视化，使工程师能够捕获对于诊断电机启动、开关行为和控制反馈环路中的问题至关重要的快速瞬态事件。示波器可以测量多种类型的信号，不仅包括电流和电压，还包括扭矩和转速。先进的触发和波形分析功能有助于隔离特定事件。这种灵活性和洞察深度使得示波器在理解和优化电机及驱动应用中的复杂交互和控制系统方面更具通用性。

配备集成电机驱动分析软件 (IMDA) 的示波器能够以高采样率提供精细测量，且只需极少的点击和按键操作。

■简化、稳定的PWM触发。

■三相自动设置功能，可配置水平、垂直尺度和触发。

■矢量图可快速洞察连接状态。

■支持软件Delta-Wye（Δ-Y）转换的可配置接线。

■测量电机角度、转速、加速度、扭矩、方向，支持霍尔传感器、QEI和旋变器。

■使用时间趋势图分析电机启动响应。

电动汽车牵引逆变器分析解决方案

泰克的IMDA解决方案不仅仅是一个软件工具，更是一个完整的测试生态系统。该系统包括：

■高性能示波器平台：4、5、6系列B MSO示波器提供高达10GHz的带宽和8个模拟通道，满足多通道同步测量需求。

■专业探头系统：包括高压差分探头、电流探头和光学隔离探头等，确保信号采集的准确性。

■强大的分析软件：除了IMDA基础软件，还提供DQ0分析、机械测量等高级选件。

■大功率电源支持：EA Elektro-Automatik系列电源提供高达30kW的功率输出，且支持再生能量回收。

这一生态系统的协同工作，为电动汽车电驱系统测试提供了从信号采集到数据分析的完整解决方案。

推荐配置一览

型号	描述
EA 10000 Series	可编程双向电源和回馈式电子负载
MS058B-BW1000	1GHz, 8 通道示波器
选件 5-IMDA 选件 5-IMDA-DQo 选件 5-IMDA-MECH	逆变器、电机和驱动软件分析，包含 DQO 和机械量测量
选件 5-PS2	电源解决方案套件 · 选件 5-PWR 高级功率分析 · TCP0030A 电流探头 · THDP0200 差分电压探头 · 067-1686-xx Deskew 夹具
THDP0200x2	200 MHz, ±750 V，高压差分探头
TCP0030Ax2	120 MHz, 30 Arms，钳式交流/直流电流探头
TLP058	8 通道逻辑探头

MSO5B「超能套装」

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结语

随着电动汽车技术的不断发展，测试要求也在持续演进。随着800V架构的普及，测试设备需要更高的电压测量能力和更好的隔离特性；宽禁带半导体的应用将推动开关频率向MHz级发展，需要更高带宽的测量设备；人工智能和机器学习在电机控制中的应用，将要求测试设备具备更强的数据处理能力；而从组件测试向系统级测试发展，需要更多通道的同步测量能力。泰克IMDA软件的设计理念正好契合这些发展趋势，其模块化设计和可扩展性为未来技术演进留足了空间。