電動汽車的電機中搭載了先進的正弦波控制技術，可高效控制電機從低速到高速的轉速。該技術是實現(xiàn)燃油經濟性與行駛性能雙重優(yōu)化的核心要素。

本應用將為大家介紹如何測量除了在電車用電機，也在作為工業(yè)用高效電機廣泛使用的永磁同步電機(PMSM)中運用的電機矢量控制(磁場定向控制)的重要電機參數(shù)。

通過采用HIOKI功率分析儀及配套的電機參數(shù)測量PC軟件，可精準且高效地采集與驅動條件密切相關的電機參數(shù)，顯著提升研發(fā)與測試效率。

電機參數(shù) Ld( 直軸電感 )、Lq( 交軸電感 ) 的介紹

電機參數(shù)Ld和Lq是指與電機旋轉磁場相關的q軸和d軸電感值，是永磁同步電機(PMSM)和同步磁阻電機(SynRM)矢量控

制中不可或缺的關鍵參數(shù)。

■ d軸電感(Ld)：d軸與永磁體的磁場方向一致。Ld為指向磁體極中心的軸上的電機電感。

■ q軸電感(Lq)：q軸是與d軸垂直的軸線。Lq有助于扭矩生成電流分量軸線上的電感值。

Ld與Lq的基本差異受永磁體配置和電機結構的影響。此外，Ld和Lq具有電流依賴性——隨著驅動電流的增加，電感值會下降。對于永磁同步電機(PMSM)及其控制系統(tǒng)的開發(fā)者而言，實現(xiàn)精準高效的電機控制是核心目標，因此理解Ld和Lq的電流依存特性是達成這一目標的必要條件。

功率分析儀不僅能夠測量電機的電力效率，還具備測量Ld和Lq所需的高精度傳感與運算能力，相較于其他測量方法更為高效。

在分析電機參數(shù)Ld和Lq時，需準確傳感驅動電流的大小與相位，并通過運算處理得出結果。為實現(xiàn)精準測量，測量工具

需滿足以下兩項要求：

■ 高精度測量電壓與電流的幅值及相位

■ 檢測轉子旋轉角度，并基于d軸計算電流

Ld和Lq的測量需要基于PWM控制下嚴重失真的電壓及由其產生的電流波形，精確測量其基波分量的有效值和相位。因此，需使用高分辨率、高精度波形補償性能并配備專用諧波解析功能的儀器——即功率分析儀，而非普通示波器類波形記錄設備。

電機控制工程師將Ld和Lq的測量結果應用于控制程序來驗證其對電機特性與效率提升是否有幫助。此時，功率分析儀能夠同時驗證隨電機轉速與扭矩變化的效率測量結果及電機參數(shù)Ld和Lq的測量結果，通過單次數(shù)據(jù)進行全面評估。

在獲取Ld和Lq的數(shù)據(jù)之前，需要先測量Ld和Lq運算所需的兩個常數(shù)(R和Ke)。測量順序如下述步驟1-3。

1. 電樞電阻 (R) 的測量

使用HIOKI RM3548等高精度電阻計測量電機的三相繞組電阻，將其平均化后計算出電樞電阻R。

2. 設備連接

通過將電流傳感器和電壓電纜連接至三相電機驅動線路，檢測電機的驅動電流、電壓及轉子角度。由于需要進行相位調零，因此使用負載電機驅動DUT電機，并測量電機感應電壓。

3. 相位調零與感應電壓常數(shù)的測量

使用HIOKI功率分析儀PW8001配套的Ld/Lq電感測量PC軟件時，用戶只需按照軟件中預設的Ld/Lq測量流程逐步配置，即可在軟件界面上完成全部操作。

PW8001 Ld，Lq Analyzer

■ 相位調零：通過實時繪制散點圖可直觀確認相位調零效果。圖中0°的點即表示已成功/正確調零。

■ 感應電壓常數(shù)Ke測量：實時顯示Ke值的穩(wěn)定性。助力正確決定用于Ld和Lq計算的常數(shù)Ke參數(shù)。

4.Ld, Lq 的測量

測量數(shù)據(jù)的收集與電機參數(shù)的運算全部自動完成。為進一步掌握特性，PC軟件會生成并分析包含X-Y圖的Ld及Lq值的

實時圖表。

■ Ld、Lq實時繪圖

■ Ld-Id、Lq-Iq的X-Y圖

■ 基礎電力數(shù)據(jù)與最多6項電機參數(shù)實時散步圖

上述測試結果可見，使用功率分析儀PW8001可獲取電機的Ld和Lq數(shù)據(jù)。

本指南對于以下問題進行了解答。

■ 為什么電機的Ld和Lq值的正確性如此重要？

■ 如何測量電機的Ld與Lq？

電機的高度矢量控制(磁場定向控制)是通過準確鎖定各種動作條件下的Ld和Lq，驗證性能提升而得以實現(xiàn)的。

HIOKI的功率分析儀PW8001不僅具備高精度電力測量的基礎功能，在電機參數(shù)測量領域也表現(xiàn)卓越。除測量硬件外，通過搭載設置簡單，便于獲取數(shù)據(jù)且提供直觀分析的軟件，大幅減少評估工作量，助力縮短研發(fā)周期。