本文摘自微信公眾號(hào)：CST電磁兼容性仿真

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在我們做電機(jī)系統(tǒng)EMC測(cè)試的時(shí)候經(jīng)常或者不可避免的會(huì)遇到電機(jī)堵轉(zhuǎn)測(cè)試的測(cè)試工況。其實(shí)堵轉(zhuǎn)測(cè)試是電驅(qū)系統(tǒng)性能考核指標(biāo)之一。

什么是堵轉(zhuǎn)？
電機(jī)堵轉(zhuǎn)是電機(jī)在轉(zhuǎn)速為0轉(zhuǎn)時(shí)仍然輸出扭矩的一種情況。電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)功率因數(shù)極低，電機(jī)就像接在電源中的一個(gè)電感元件，只有其自身的電阻和電感，自然電流會(huì)大大增加。電機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，這是消耗電壓的主要部分。堵轉(zhuǎn)時(shí)反電勢(shì)為零，所有電壓都加載在繞組上，所以電流很大。根據(jù)電機(jī)容量的大小和加工工藝不同，電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流一般為電機(jī)額定電流的5-12倍。因此，電機(jī)的一般性試驗(yàn)就包括堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)這一項(xiàng)。

為什么要測(cè)堵轉(zhuǎn)？

因?yàn)槎罗D(zhuǎn)工況是純電動(dòng)汽車常見(jiàn)工況之一，堵轉(zhuǎn)特性又是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵性能考核指標(biāo)之一。

其描述的主要是：

（1）在一定坡度路面啟動(dòng)、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(dǎo)致的卡滯等工況。此時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)輸出軸被抱死無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)而處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。

堵轉(zhuǎn)測(cè)試

測(cè)試方法參考GBT 18488.2：2015中的定義，如下圖：

電機(jī)堵轉(zhuǎn)的機(jī)理

以SVPWM技術(shù)為例。SVPWM是由三相功率逆變器的六個(gè)功率開(kāi)關(guān)元件組成的特定開(kāi)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(wú)刷電機(jī)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(jiàn)，正常工作時(shí)三相電流為對(duì)稱的正弦交流電流，如圖所示。

SVPWM控制算法是將三相電機(jī)的輸出電壓分解為七個(gè)矢量，分別為正向最大矢量，正向中等矢量，正向最小矢量，負(fù)向最小矢量，負(fù)向中等矢量，負(fù)向最大矢量和零矢量。這七個(gè)矢量可以通過(guò)控制脈沖寬度來(lái)控制三相電機(jī)的輸出電壓。如圖

當(dāng)堵轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為零，輸出機(jī)械功率為零，此時(shí)動(dòng)力電機(jī)會(huì)處于上圖的某一區(qū)域。其根本原因是：轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)位置被固定，定子電流矢量也將被固定在對(duì)應(yīng)的方向上，此時(shí)存在堵轉(zhuǎn)飽和效應(yīng)，即轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)各相磁路產(chǎn)生不均衡的影響，進(jìn)而導(dǎo)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(jī)在堵轉(zhuǎn)的時(shí)候，電機(jī)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(shí)際上為類似于只有開(kāi)關(guān)頻率的頻率成分的直流電流。如圖：

但是這里有一個(gè)問(wèn)題？

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

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

堵轉(zhuǎn)在0度時(shí)

堵轉(zhuǎn)在30度時(shí)：

堵轉(zhuǎn)在45度時(shí)

堵轉(zhuǎn)在90度時(shí)

感興趣的朋友可以用公式推導(dǎo)一下SVPWM七段式或者五段式控制算法在堵轉(zhuǎn)的工況下生成的PWM波。

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