- 基于MDA810电机驱动分析仪的电机驱动和交互控制测试

图 5 显示的是使用 C1 线电压作为同步信号，并应用 500 Hz 低通滤  波的示例。图中的同步信号是在时基 20ms/div 下采集的，以展现一   个清晰的同步信号的，它和图 4 中 200 ms/div 的采集没有直接相关。  彩色的覆盖提供了对测量周期直观的视觉识别。同步信号被查看，以  验证周期是否正确识别，从而确保正确的功率计算。使用 MDA810 的  彩色叠加查看方式，很容易验证测量周期是否正确确定。 

图 5 同步信号的彩色叠加 

一旦确认测量周期被正确确定了，同步信号就可以关闭了。  图 6 和图 4 采集的信号相同，但是增加了旋转方向反向控制信号和  各种数值表和统计值，以及其他的波形。采集的波形是电压（C1 和  C2），电流（C5 和 C6）,控制（C4）。

图 6 功率计算值表和图形

在这个例子中，我们最感兴趣是在数值表中显示的电机的电压有效  值、电流有效值，有功功率，视在功率、无功功率、功率因数、相  位角，以及这些测量参数在所有采集波形中的平均值，很像功率分  析仪的功率测量功能。P（ΣRST）和 S（Σ（RST）波形（在右下  角叠加在一起）是每周期的测量值随时间变化的合成图，时间是和  原始采集波形相关的，通过触摸或点击数字表格单元格的值就可以  创建，这些每周期波形清楚的显示了电机驱动输出和电机的动态行  为，仅仅查看数值表中的值，有些东西是无法查看到的。查看有功   功率和视在功率在电机方向转换过程中的每周期波形，提供了洞察  每个方向变化中的功耗的能力，在这样的应用中，这是非常重要  的，由于我们使用的演示电机是一个手持工具的一部分，需要功耗  被最小化。  让我们仔细观察感兴趣的其中一个转换过程，我们可以使用 MDA810  强大的 Zoom+Gate 功能。Zoom+Gate 提供了一个简单的方法放大  所有的输入源，细化波形和同步信号，可以将放大窗口设置在波形的  任何部分，这个常用的缩放窗口被作为一个数值统计表的测量门限使  用。图 7 显示的是使用 Zoom+Gate 限定感兴趣的区域–从一个旋转  方向的转变到另一个方向，这是一个完整的循环周期如 DrvOutSyncZ  同步信号，每周期波形和统计表所示。

图 7 Zoom+Gate 显示电机转换区域

在方向转换过程中的功耗是 3.894W，对于待测电机来说，这是合  理的。  通过确定在操作过程中的热损失。可以进一步分析电机的功耗，我  们可以通过设置 MDA810 的谐波滤波器，在全频谱和基本频谱时，  同时测量有功功率。比较这些结果后，我们可以用全频谱和基本频  谱有功功率之间的差异，计算绕组的热损失，谐波滤波器的设置定  义了滤波器，将它应用到输入波形进行功率计算。它可以被定义在  交流输入和驱动输出。  举例来说，交流输入谐波滤波器设置为全频谱和驱动器输出的谐波滤  波器设置为基本频谱。电压和电流输入设置为相同的通道。所以在功  率计算中的唯一的差异是测量的谐波。图 8 和图 7 采集的波形是相  同的，但是使用 Zoom+Gate 限定一个电机的旋转工作周期。在测量  值表中的 ΣABC 参数代表全频谱的功率值，而 ΣRST 参数代表基本  频谱测量值。使用游标，我们可以测量电机的运行周期的时间，然后  从功率参数计算出焦耳。

图 8 计算绕线损耗 

在数值测量表中显示 ΣABC 的功率值为 3.668 W，使用游标测量的  时间长度是 907.68ms，这个值可以在图 8 右下角的 Δx 处看到。使  用公式转换为焦耳，能源消耗 ΣABC 的能量消耗是 3.33 焦耳。在  ΣRST 上用同样的方法，我们计算所消耗的能量为 2.51 焦耳。两者  相减，我们得到 0.82 焦耳。0.82 焦耳代表这个工具在一个方向切换  到另一个方向的绕组热损耗  让我们来再看一个例子，其中的功率波形表明一些问题与电机运行有   关。在下面的这个例子中，我们使用两瓦特布线配置测试相同的电机。  它也可以显示电机的位置（C3：编码器的位置，C7：无位置传感器）、  控制（C4）、速度（C8）、功率（P（ΣRST）和 S（ΣRST））信号（图  9），值得注意的是，在顺时针旋转的每周期 P（ΣRST）和 S（ΣRST）  功率波形平滑一致，在逆时针旋转，在信号中有一个振荡。这可以通  过在图 9 右上角的功率波形观察到。  

图 9 无传感器功率波形显示逆时针时的震荡 

观察到这种振荡后，进一步的调查发现了一个与电机交换相关的问  题。这个问题又被追溯到一个无传感器控制问题。无传感器控制问  题校正后的功率波形如图 10 所示。  

图 10 无传感器电机逆时针旋转时显示平滑的功率波形 

总结 

能够查看电机驱动输出波形和测量电机的动态运行特性，包括动态功  率值，将动态行为和控制系统动作关联起来，可以提供对电机驱动系  统整体性能有价值的洞察。使用 MDA810 功能强大的工具和动态测  试能力，相比功率分析仪静态的测试能力，带来对这些事件更深入的  理解。MDA810 动态功率测量以及完整的嵌入式控制测试能力,将功  率事件和控制信号关联起来，提供对完整电机测试无与伦比的调试和  分析。