在我們做電機系統(tǒng)EMC測試的時候經(jīng)常或者不可避免的會遇到電機堵轉(zhuǎn)測試的測試工況。其實堵轉(zhuǎn)測試是電驅(qū)系統(tǒng)性能考核指標之一。

什么是堵轉(zhuǎn)？

電機堵轉(zhuǎn)是電機在轉(zhuǎn)速為0轉(zhuǎn)時仍然輸出扭矩的一種情況。電機堵轉(zhuǎn)時電機功率因數(shù)極低，電機就像接在電源中的一個電感元件，只有其自身的電阻和電感，自然電流會大大增加。

電機運行時會產(chǎn)生反電動勢，這是消耗電壓的主要部分。堵轉(zhuǎn)時反電勢為零，所有電壓都加載在繞組上，所以電流很大。

根據(jù)電機容量的大小和加工工藝不同，電機堵轉(zhuǎn)電流一般為電機額定電流的5-12倍。因此，電機的一般性試驗就包括堵轉(zhuǎn)試驗這一項。

為什么要測堵轉(zhuǎn)？

因為堵轉(zhuǎn)工況是純電動汽車常見工況之一，堵轉(zhuǎn)特性又是電驅(qū)動系統(tǒng)關(guān)鍵性能考核指標之一。

其描述的主要是：

（1）在一定坡度路面啟動、停靠。

（2）駕駛員拉手剎踩油門。

（3）車輪被馬路牙子等卡死。

（4）變速器由于換擋系統(tǒng)或齒輪膠合導致的卡滯等工況。此時驅(qū)動電機系統(tǒng)輸出軸被抱死無法正常運轉(zhuǎn)而處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。

堵轉(zhuǎn)測試

測試方法參考GBT 18488.2：2015中的定義，如下圖：

電機堵轉(zhuǎn)的機理

以SVPWM技術(shù)為例。SVPWM是由三相功率逆變器的六個功率開關(guān)元件組成的特定開關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波，能夠使輸出電流波形盡可能接近于理想的正弦波形，目前無刷電機控制常采用7段式SVPWM，三相定子電流矢量相位之間互差120°，三相電流如下式所示：

其中I為三相定子電流幅值；θ為轉(zhuǎn)子位置，即定子電流矢量與參考軸（A相電流方向）之間的夾角。由此可見，正常工作時三相電流為對稱的正弦交流電流，如圖所示。

SVPWM控制算法是將三相電機的輸出電壓分解為七個矢量，分別為正向最大矢量，正向中等矢量，正向最小矢量，負向最小矢量，負向中等矢量，負向最大矢量和零矢量。這七個矢量可以通過控制脈沖寬度來控制三相電機的輸出電壓。如圖

當堵轉(zhuǎn)時，電機轉(zhuǎn)速為零，輸出機械功率為零，此時動力電機會處于上圖的某一區(qū)域。其根本原因是：轉(zhuǎn)子磁場位置被固定，定子電流矢量也將被固定在對應的方向上，此時存在堵轉(zhuǎn)飽和效應，即轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場對各相磁路產(chǎn)生不均衡的影響，進而導致三相定子電流不再是正弦電流，而是直流電流，且電流穩(wěn)態(tài)幅值不相等。

綜上所述，電機在堵轉(zhuǎn)的時候，電機的轉(zhuǎn)速為0，那么三相的相電流頻率也為0，也就是相電流實際上為類似于只有開關(guān)頻率的頻率成分的直流電流。如圖：

但是這里有一個問題？

根據(jù)上述公式，電機堵轉(zhuǎn)的時候初始相位決定著你的調(diào)制波的幅值，這個幅值是一個常數(shù)。如圖

電機堵在不同的相位會導致三相的PWM波不同。以七段式為例，我們分別看一下電機堵轉(zhuǎn)初始相位在0度，30度，45度和90度的三相的PWM信號，如圖

堵轉(zhuǎn)在0度時

堵轉(zhuǎn)在30度時：

堵轉(zhuǎn)在45度時

堵轉(zhuǎn)在90度時

審核編輯：劉清