高速变频电机测试解决方案

高速变频电机是指转速超过10000r/min，一般都是几万转甚至达到十几万转，电机输入基波频率范围达到1000Hz甚至更高，极数基本为2级。　　高速电机具有转速高、相对尺寸小、功率密度大、效率高等显著优点，在空调或冰箱的离心式压缩机、储能飞轮、纺织、高速磨床等诸多场合具有较多应用，在电动汽车、分布式发电系统中具有广阔的应用前景。　　在高速和超高速运行情况下，电机的运行特性与常规电机有很大的不同，对高速电机进行相关测试是至关重要的。一、高速电机测试内容 1、高速电机效率测试　　高速电机功率密度高，但是单位体积内的损耗也大，尤其是转子的风磨损耗和涡流损耗是一般电机的数十倍。通过电机的输入电量测量(包括电压，电流，功率、功率因数等)、输出量测量(转速，转矩，功率等)、励磁测量等得到高速电机的效率。通过高速电机效率测试，从而分析高速电机的相关损耗，是高速电机的结构设计、改善机械特性、提高散热能力、减小损耗的关键。2高速电机供电系统监测　　2、高速电机一般采用变频器供电，对于供电系统的基波频率、谐波分量十分敏感。变频器输出的电压波形是PWM波，除了基波外，还包含大量的整数倍载波频率的高次谐波，会给高速电机带来高频附加损耗，所以对供电系统运行状态及可靠性监测是十分必要的。二、高速电机测试关键要求　　1、为了准确获得电机的效率，必须要求确保电机输入电功率与电机输出轴功率严格同步测量。 　2、必须满足变频器输出PWM波的基波电压、基波频率、谐波分析等的测量需要。　　3、传感器及测试仪器组成的测试系统，整体精度必须达到0.2级。　　4、由于高速电机的空载试验时功率因数低于0.2，所以测试系统的角差指标，必须满足低功率因数条件下功率测量精度的要求。　　5、高速电机的测试现场一般电磁环境复杂，测试系统必须拥有强的抗电磁干扰能力。三、高速电机测试解决方案　　本测试系统采用银河电气研制的WP4000变频功率分析仪，功率单元选用SP系列变频功率传感器测量电参数，采用DM4022频率测试子站采集扭矩转速传感器的信号，SP变频功率传感器、DM4022通过光纤与WP4000变频功率分析仪相连。高速电机测试系统构成框图，如图1所示。　　WP4000变频功率分析仪、SP变频功率传感器均采用前端数字化技术，完全避免了复杂电磁环境下传输环节本身的衰减和干扰，同时截断了传感器的最重要的干扰传播途径，增强了传感器和系统的电磁兼容性能。　　WP4000变频功率分析仪每个功率单元拥有独立的同步源， 200KHz的采样频率同步采集所有参数，确保了电机输入、输出功率的同步测量，拥有100KHz的有效带宽，满足PWM波的谐波分析需求。　　SP系列变频功率传感器(B型)，电压、电流准确度为读数的0.1%，在功率因数0.05~1范围内，保持功率准确度为读数的0.2%，满足高速电机测试的需求。