逆变器电机没电的症状



电机控制杂谈（25）——为什么对于一般PMSM系统而言相电流五、七次谐波电流会比较大？

对于一般PMSM系统而言，相电流五、七次谐波电流会比较大的原因主要有两点：永磁体谐波反电势和逆变器非线性，同时电机的阻抗特性也对此有影响。而相电流五、七次谐波电流在dq基波旋转坐标系下会构成六次谐波电流，这是由于坐标变换的特性导致的。

一、谐波电流较大的原因

永磁体谐波反电势

永磁同步电机（PMSM）的永磁体谐波反电势是谐波电流产生的主要来源之一。永磁体谐波反电势主要包括低阶谐波，如3次、5次和7次谐波。然而，由于传统三相星形绕组永磁同步电机中的三阶谐波电压（3次、9次等）是零序分量，且中性点通常隔离，因此这些零序分量电压不会引起电流谐波。因此，在大部分研究中，主要考虑的是5次和7次永磁谐波体反电势。

从实际PMSM的相反电势波形及其FFT分析结果可以看出，五次和七次谐波反电势的含量通常较高，这是导致相电流中五、七次谐波电流较大的重要原因。

逆变器非线性

逆变器非线性也是产生谐波电流的重要因素。逆变器在将直流电转换为交流电的过程中，由于开关器件的非理想特性，会产生电压畸变，从而产生谐波电压。这些谐波电压会进一步导致谐波电流的产生。

根据相关研究，逆变器非线性产生的谐波电压主要包括3、5、7、9、11等奇数次谐波。但值得注意的是，谐波次数越低，对应的谐波幅值就越大。因此，逆变器非线性产生的五次和七次谐波电压的幅值相对较大，这也是导致相电流中五、七次谐波电流较大的原因之一。

电机阻抗

电机的阻抗特性也对谐波电流的大小有影响。电机的阻抗表达式为Z=Rs+j(2πfeLs)，其中Rs是电机的电阻，Ls是电机的电感，fe为电流的频率。从这个表达式可以看出，电流频率越高，阻抗Z越大。在交流电压幅值相同的情况下，交流电压频率越高，对应的阻抗越大，那么这个频率的谐波电流幅值也就越小。

然而，对于PMSM系统而言，由于五次和七次谐波电压的幅值相对较大，且电机的阻抗在这些频率下并不是非常高，因此五、七次谐波电流仍然会比较大。

二、五、七次谐波电流在dq基波旋转坐标系下的表现

在dq基波旋转坐标系下，相电流的五、七次谐波电流会表现为六倍频的谐波电流。这是因为dq基波旋转坐标系的旋转速度与基波电流的频率相同，而五、七次谐波电流的频率分别是基波电流频率的五倍和七倍。因此，在dq基波旋转坐标系下，这些谐波电流会表现为相对于旋转坐标系以六倍基波频率旋转的谐波电流，即六倍频谐波电流。

这一结论可以通过数学推导或频谱分析来验证。从频谱图来看，相电流的五、七次谐波电流在dq基波旋转坐标系下的频谱分量会集中在六倍频附近，从而验证了上述结论。

综上所述，对于一般PMSM系统而言，相电流五、七次谐波电流会比较大的原因主要是永磁体谐波反电势和逆变器非线性产生的谐波电压较大，同时电机的阻抗特性也对此有影响。而相电流五、七次谐波电流在dq基波旋转坐标系下会构成六次谐波电流，这是由于坐标变换的特性导致的。

电机轴电流与电机驱动

电机轴电流与电机驱动

电机轴电流是指在电机运行过程中，由于各种因素导致电流通过电机轴的现象。这种电流通常是由电机驱动系统中的寄生高频现象引起的，对电机的正常运行和寿命产生不良影响。以下是对电机轴电流与电机驱动的详细分析：

一、电机轴电流的产生原因

电机中产生的轴电流可以分成三种：EDM火花引起的电流（EMD current）、循环电流（Circulation current）和转子对地电流（Rotor ground current）。

EDM电流：由于逆变器的共模电压在电机轴承上产生一个寄生电压降，当轴承润滑脂中的击穿场强超过一定值时就会引起EDM电弧放电。这种放电现象会导致轴承内壁产生搓板式的条纹，继而在电机运行中产生巨大噪音，并可能导致轴承出现不可预测的故障。

循环电流和转子对地电流：这两种电流是高频电流，主要流经绕组对定子/外壳的寄生电容Cws。它们会对电机的绝缘系统造成损害，缩短电机的使用寿命。

二、电机轴电流的危害

电机轴电流的危害是明显的，甚至有可能烧毁轴承。轴电流会导致轴承内壁产生磨损和电弧放电，进而引发轴承故障和电机噪音。此外，轴电流还会对电机的绝缘系统造成损害，降低电机的可靠性和使用寿命。

三、电机驱动对轴电流的影响

电机驱动系统中的电压型变频器是轴电流产生的根源。变频器中的逆变器du/dt变化会在导线末端产生高频电流，这些电流会流经轴承和所涉及到的组件。因此，电机驱动系统的设计和参数选择对轴电流的产生具有重要影响。

逆变器拓扑结构：使用三电平逆变器拓扑在低速下会一定程度上降低逆变器共模电压在轴承中发生轴电流的次数。相比之下，两电平逆变器在低速下更容易产生较高的共模电压和轴电流。

母线电压和IGBT开关频率：母线电压的升高会抬高共模电压，进而增加三种轴电流的产生。IGBT的开关频率也会影响轴电流的大小，但通常这两个参数是设计参数，不会随意改变。

du/dt的控制：du/dt与开关器件的动态特性有关，可以通过优化来减小轴电流。增大du/dt对EDM电流没有直接影响，但会增加循环电流和转子对地电流。因此，降低du/dt是减小轴电流的有效手段之一。可以通过增大驱动栅极电阻来降低du/dt，但会牺牲一定的动态损耗。

四、应对电机轴电流的措施

为了减小电机轴电流的危害，可以采取以下措施：

使用绝缘轴承：绝缘轴承可以有效阻断轴电流的路径，降低轴电流对轴承的损害。

加装逆变器输出共模扼流圈：共模扼流圈可以抑制逆变器输出端的共模电压，从而降低轴电流的产生。

对电机转子通过碳刷接地：将电机转子通过碳刷接地可以提供一个低阻抗的电流通路，使轴电流更容易流入大地，从而减小对轴承和绝缘系统的损害。

优化逆变器设计：通过优化逆变器的拓扑结构和参数选择，可以降低共模电压和du/dt，从而减小轴电流的产生。

五、结论

电机轴电流是电机驱动系统中一个不容忽视的问题。它会对电机的正常运行和寿命产生不良影响。因此，在设计和使用电机驱动系统时，需要充分考虑轴电流的产生原因和危害，并采取相应的应对措施来减小其影响。通过优化逆变器设计、使用绝缘轴承、加装共模扼流圈和对电机转子接地等方法，可以有效降低轴电流的产生和危害，延长电机的使用寿命。

以上展示了轴电流的分布、测试方法、波形参数定义以及循环电流和转子对地电流的情况，有助于更直观地理解电机轴电流与电机驱动的关系。

逆变器残余电流异常

逆变器残余电流异常的原因可能是由电机电流过大引起。具体来说，可能的原因及处理方法包括以下几点：

电机电流过大：逆变器电流异常往往是由于电机电流超出了逆变器的承载能力。这可能是由于负载过重、电机故障或逆变器设置不当导致的。需要检查负载情况，确保电机在正常负载范围内运行，并检查逆变器设置是否正确。

伺服放大器故障：如果伺服放大器显示b报警代码，可能是加减速参数设置不当或在加减速过程中出现问题。可以尝试修改加减速参数，观察是否排除故障。如果问题依旧，可能是伺服放大器本身存在故障。

动力电缆或伺服电机故障：断电后，拔出伺服放大器的X轴伺服电机动力电缆插头，再接通电源开机。如果报警依旧，可能是伺服放大器损坏；如果报警消失，则可能是伺服电机或动力电缆存在问题。此时，需要测量电机U、V、W三相绕组对地绝缘电阻，以及动力电缆的绝缘电阻，以确定具体故障点。

伺服电机进水或绝缘电阻不良：在实际案例中，发现伺服电机有水迹，且绝缘电阻稍差，这可能是导致逆变器残余电流异常的原因之一。需要更换损坏的伺服电机，并确保新的伺服电机绝缘电阻符合要求。

综上所述，处理逆变器残余电流异常问题时，应从电机电流、伺服放大器、动力电缆和伺服电机等方面进行全面检查，并根据具体情况采取相应的处理措施。

基于AVL EXCITE M 软件的PWM逆变器对电机噪声影响分析

随着新能源电动汽车的普及，电机作为其核心动力源，其噪声问题日益受到关注。永磁同步电机因其高效能和低噪声的特性，成为电动汽车的首选。然而，与传统汽油车相比，电动汽车中永磁同步电机产生的高频噪声问题更为突出，影响驾乘体验。电机噪声的大小直接影响着整车的舒适性，因此，分析并优化电机噪声成为研发阶段的重要任务。

AVL eSUITE 是一款由 AVL 公司开发的仿真软件平台，旨在提供完整的电气化仿真解决方案。该平台集成了新能源整车动力性和经济性仿真、电机性能匹配、热管理分析、电机动力学分析以及电驱系统 NVH（噪声、振动和粗糙度）仿真功能。通过利用 AVL eSUITE，工程师可以实现基于台架模式的 NVH 校核，有效降低样件试制成本和测试时间。

在电机噪声分析中，重点关注 PWM（脉冲宽度调制）控制对电机性能的影响。PWM 控制是实现变频驱动的关键技术，它通过调节开关频率和脉冲宽度来控制输出电压，进而影响电机的运行特性。在电机噪声分析中，高频噪声主要与 PWM 开关频率有关，表现为噪声谱的伞状分布，频率较高且声音尖锐。

三相电机控制理论表明，电机定子绕组在三相交流电压作用下产生旋转磁场，驱动电机旋转。在 PWM 控制下，逆变器输出的电压矢量在空间中合成一个幅值不变的旋转矢量，通过特殊的开关触发顺序和脉冲大小组合来实现。常见的 PWM 控制方式包括 CPWM（空间矢量脉冲宽度调制）和 DPWM（连续脉冲宽度调制）等，本文着重介绍 CPWM 控制。

AVL eSUITE 平台提供了多种电机仿真工具，从低频到高频全频段覆盖电机动力学仿真，其中包括 EMCM、EMC1、EMC2 等电机连接副。这些连接副包含了 PI 控制器、逆变器、电池电源等组件，能够实现电机扭矩转速控制，并分析电机控制过程对电机转子动力学以及 NVH 的影响。

在仿真过程中，工程师可以通过 AVL eSUITE 的 EMT（电磁暂态）模块，计算电机控制相关参数，如主磁链、相阻、直轴与交轴电感等。同时，结合电机动力学分析模块，可以实现电机在不同控制策略（如 SVPWM 和 DPWM）下的响应分析。此外，平台还支持不同过调制策略和开关频率设置，允许用户研究 PWM 控制对结构体 NVH 噪声的影响。

通过具体实例，可以分析电机在 SVPWM 控制下的噪声表现，包括主谐波响应和伞状谐次噪声的特征。比较 SVPWM 和 DPWM 控制方式下的振动速度和表面振动分布云图，可以直观地看出 PWM 控制对电机噪声的影响。这些分析结果对于优化电机设计、减小噪声具有重要的指导意义。

总结而言，AVL eSUITE 平台提供了一种有效的方法，用于分析和优化 PWM 控制对电机噪声的影响。通过详细的电机动力学仿真，可以深入了解 PWM 控制策略对电机性能的综合影响，从而为工程师提供有价值的参考，以提高电动汽车的舒适性和性能。

电驱动一站式解决方案 | HBM完整的逆变器与电机测试系统

HBM完整的逆变器与电机测试系统，提供电驱动一站式解决方案

HBM作为专业的测试与测量解决方案提供商，针对电动汽车、电动推进系统的飞机以及电动或混合动力船舶等电动化交通工具的研发与测试需求，推出了完整的逆变器与电机测试系统，为电驱动领域提供一站式解决方案。

一、系统概述

HBM的电驱动测试系统专注于实验室、现场和生产过程中的驱动和动力传动系测试，旨在满足新一代汽车和大型多用途车对效率和性能的大幅提升需求。该系统通过集成数据采集、传感器和软件等关键组件，形成了一条完整的测量链，确保测试结果的准确性和可靠性。

二、核心功能

功率分析：

HBM提供的动态功率分析解决方案能够记录原始数据，并利用HBM扭矩传感器全带宽，无需功率分析仪或示波器即可查看信号。

系统支持多达51个电功率和6个机械功率测量通道，完美适应多种复杂的传动系统测试需求。

热验证：

系统提供完整的热验证解决方案，确保测试过程中的热效应得到准确测量和分析。

通过集成的温度传感器和数据采集模块，实时监测并记录温度变化，为热分析提供可靠数据支持。

结构耐久性：

HBM提供应力和疲劳结构测试的独特解决方案，用于评估电驱动系统在长期运行过程中的结构耐久性。

通过高精度的应变片和传感器，实时监测结构变形和应力分布，确保系统的结构安全。

三、系统特点

采集控制与可视化：

采用Perception软件进行传动系统效率分析和控制校准，实现复杂系统的快速分析。

Perception软件配置简单，支持逆变器和控制数据的实时查看，以及所有验证数据的后处理回放。

数据采集与集成：

HBM的“eDrive”系统将动态功率分析仪和数据记录仪结合在一起，提供非常精确的功率测量，即使在高动态条件下也能保持准确性。

系统可记录所有原始数据，包括电压、电流、扭矩、速度、加速度、温度、应变以及CAN总线数据，为后续跟踪和后处理分析提供完整数据支持。

高品质传感器：

HBM提供的高品质电流传感器和扭矩传感器组成的测量链，能够对电驱动系统进行可靠的持续测量。

传感器具有极高精度和带宽，如扭矩传感器的精度可达0.02%，带宽高达6kHz，确保测量结果的准确性和实时性。

传感器和数据采集模块无缝集成，简化了测试系统的搭建和调试过程。

四、应用案例

HBM的电驱动测试系统已成功应用于多个领域，包括电动汽车、电动飞机、混合动力船舶等。通过该系统，用户可以实现对电机和驱动系统的精确测试，评估其性能和效率，优化产品设计，提高产品的市场竞争力和可持续性。

五、****

如需了解更多关于HBM完整的逆变器与电机测试系统的信息，或寻求专业的技术支持和解决方案，请通过以下方式联系我们：

邮箱：hbmchina@hbm.com.cn官网：https://www.hbm.com/cn/电话：（周一至周五9:00-18:00）

以下是相关展示：

以上展示了HBM电驱动测试系统的部分组件和界面，包括Perception软件、数据采集与集成系统以及高品质传感器等，直观呈现了系统的功能和特点。

驱动电机的控制核心是电机控制器，而电机控制器的核心是逆变器，请具体说明逆变器的主要作用？

逆变器的主要作用是将稳定的直流电转化为频率电压可调的交流电，以驱动电机运行于所需的状态。具体来说，逆变器的作用可以归纳为以下几点：

直流到交流的转换：逆变器能够将电池或其他直流电源提供的稳定直流电转换为交流电。这是电机驱动所必需的，因为大多数电机设计为使用交流电源。

频率和电压的调节：逆变器不仅能够完成直流到交流的转换，还能根据需要调节输出交流电的频率和电压。这种调节能力对于精确控制电机的速度和扭矩至关重要，使得电机能够根据不同的工作需求进行高效运行。

实现电机控制：通过精确控制逆变器的输出，可以实现对电机运行状态的精确控制。例如，在电动汽车中，逆变器可以根据驾驶员的加速和制动需求，快速调整电机的输出功率和转速，从而提供平稳且响应迅速的驾驶体验。

逆变电路的工作原理：逆变电路通常类似于三相整流电路，由六个控制模块组成。这些模块轮流导通，构成闭合回路，从而实现对直流电的逆变过程。这种设计确保了逆变器能够高效且可靠地工作。

综上所述，逆变器作为电机控制器的核心部件，在电机驱动系统中发挥着至关重要的作用。

逆变器输出没电是什么原因

可能是输出短路或者过载导致保护动作，复位即可。通常逆变器的输入电压为12V、24V、36V、48V也有其他输入电压的型号，而输出电压一般多为220V，当然也有其他型号的可以输出不同需要的电压。逆变器的价格和好坏主要是下面参数决定的：输出功率、转换效率、输出波形质量。只要比较一下这些参数就知道这款逆变器质量如何了。逆变器是一种常用设备，只要是属于常用型号，一般在电气维修点以及几乎所有的电子市场都会有售的，而且只要是技术还可以的电气维修店都是可以维修的，电子市场就更可以维修了。如果是非常用型号或者功率很大的情况下就只能去电子市场或者网上定制了。逆变器是把直流电能转换为交流电能（一般情况下为220V,50Hz的正弦波）的设备。它与整流器的作用相反，整流器是将交流电能转换为直流电能。逆变器由逆变桥、控制单元和滤波电路组成。广泛应用于空调、电动工具、电脑、电视、洗衣机、冰箱，、按摩器等电器中。

逆变器在选择和使用时必须注意以下几点：

1）直流电压一定要匹配；

每台逆变器都有标称电压，如12V，24V等，

要求选择蓄电池电压必须与逆变器标称直流输入电压一致。如12V逆变器必须选择12V蓄电池。

2）逆变器输出功率必须大于用电器的最大功率；

尤其是一些启动能量需求较大的设备，如电机、空调等，需要额外留有功率裕量。

3）正负极必须接线正确

逆变器接入的直流电压标有正负极。一般情况下红色为正极（+），黑色为负极（—），蓄电池上也同样标有正负极，红色为正极（+），黑色为负极（—），连接时必须正接正（红接红），负接负（黑接黑）。连接线线径必须足够粗，并且应尽可能减少连接线的长度。

4）充电过程与逆变过程不能同时进行，以避免损坏设备，造成故障。

5）逆变器外壳应正确接地，以避免因漏电造成人身伤害。

6）为避免电击伤害，严禁非专业人员拆卸、维修、改装逆变器。

电机在用电瓶带动时发热，导致电瓶电压不够，逆变器故障灯亮报警无法带动。

电机在用电瓶带动时发热，导致电瓶电压下降和逆变器故障灯亮报警的原因可能是电机不匹配或负载过重，解决方案包括更换为合适的直流电机。以下是具体分析及建议：

电机不匹配问题：

电机与电瓶及逆变器的匹配至关重要。如果电机功率过大或设计不适用于电瓶直接驱动，可能会导致电机在工作时产生过多热量，进而消耗大量电能，使电瓶电压迅速下降。解决方案：考虑将当前电机更换为与电瓶电压相匹配的直流电机，如12伏直流电机。这样不仅可以减少电机发热，还能提高电瓶的使用效率。

负载过重问题：

如果电机所驱动的负载过重，超出了其设计能力，同样会导致电机过热。过热不仅影响电机寿命，还会增加电能消耗，降低电瓶电压。解决方案：评估当前负载是否超出了电机的承载能力。如果是，考虑减轻负载或更换为功率更大的电机。但需注意，更换更大功率的电机也可能需要更大容量的电瓶来支持。

使用直流鼓风机作为替代方案：

直流鼓风机通常设计用于直接连接电瓶，且负载相对较轻，因此发热量较小。优势：使用直流鼓风机可以简化系统结构，减少能量转换过程中的损失，同时延长电瓶工作时间。此外，部分直流鼓风机还具备调速功能，可根据实际需求调整风速和功率。

综合建议：

在更换电机或调整负载前，建议对当前系统进行全面评估，包括电瓶容量、逆变器功率、电机及负载特性等。确保新选电机与电瓶电压、功率等参数相匹配，以避免类似问题的再次发生。定期检查和维护电瓶、电机及逆变器，确保其处于良好工作状态。

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