反電動勢
關注創建者：熱?熱?熱? 創建時間：2021-03-11
反電動勢的視頻教程
反電動勢的實例教程
電機/電橋下線檢測需測試不同的功能參數，以快速檢測產品生產過程中可能存在的質量問題，如反電動勢、電磁特性、扭矩/轉速、功率和效率、位置傳感器的角度和零位偏差等。
電機/電橋下線檢測通常采用無負載的快速循環工況（空載測試），快速評估反電動勢、電磁特性、位置傳感器的角度和零位偏差、極性等參數，以在生產線末端進行質量控制。如需要更深入的分析（通常用于實驗室環境，但也適用于產品下線檢測），可采用有負載的循環工況（負載測試），進一步評估轉速、扭矩、功率和效率、齒槽轉矩/扭矩紋波等。
借助eDrive功率分析儀的強大功能，HBK為任何類型的電機（直流電機或交流電機，同步或異步）和電橋的生產線下線檢測提供了評估不同功能參數的專用解決方案，幫助客戶滿足對安全和性能的要求，并將生產轉向更高質量等級。
應用案例
1.電機下線檢測-無負載恒轉速驅動
被測電機在無負載情況下，由具有調速功能的驅動電機以恒定轉速驅動，HBK eDrive功率分析儀直接測量（0-1500V）被測電機端的正弦感應電壓和電轉速，并接入電機角度傳感器輸出的信號，以計算和分析各相反電動勢常數，角度及零位偏差，極性等參數，快速判斷所有這些參數是否在限值范圍內，并通過數字I/O信號輸出最終PASS/FAIL信息到臺架控制系統。
圖1 使用反電動勢常數方法進行電機下線檢測
圖2 測試流程
2.電機下線檢測-無負載變轉速驅動（手動旋轉電機）
通過計算反電動勢常數的方式進行電機下線檢測非常便捷，但存在以下兩個問題：
1）如果電機繞組生成的反電動勢是非正弦信號，那么基于反電動勢常數方式計算出的磁通量是不正確的，無法正確評估電機的組裝和生產質量。
展開 本課程將討論在裝配線結束時使用反電動勢測量來表征和驗證電機，以快速決定一個電機部件是否符合生產要求。
議題如下:
什么是反電動勢
反電動勢及常數快速測量
案例分享
磁鏈測試
小結
培訓時間
3月24日（周三）晚上 20:00-21:00
課程對象
電機測試工程師，電機研發人員，電機質量控制
費用：免費
備注
培訓將通過網絡授課的方式進行，請自備具備上網條件的電腦或手機。
報名方式
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展開 圖13 不同永磁體傾斜角度下齒槽轉矩波形
圖14 波動幅值隨永磁體傾斜角度的變化曲線
3.2 斜極對反電動勢的影響
為了更清晰地分析斜極對電機反電動勢的影響，本文定義空載反電動勢非正弦度系數αE，其在數值上等于反電動勢各諧波幅值的絕對值之和與基波幅值之比。
(1)
電機轉矩波動中主要是6次諧波，為了減小波動轉矩對電機性能的影響，這里首先定義波動轉矩系數αT6:
αT6=
(2)
需要說明的是，上述公式推導忽略了電樞反應對波動轉矩的影響，即不考慮定子磁鏈所產生的波動轉矩以及忽略磁場飽和對波動轉矩的影響。轉矩波動主要是由反電動勢和電流的各次諧波相互作用產生的，而本文接下來只對由反電動勢5次和7次諧波所引起的轉矩波動展開研究，關于由電流諧波造成的轉矩波動和高于6次諧波引起的轉矩波動不予考慮。
因此，反電動勢非正弦度系數式(1)和波動轉矩系數式(2)可以簡化:
(3)
(4)
反電動勢隨傾斜角度變化結果如圖15所示。可以看出，不同傾斜角度時，反電動勢的幅值和相位都發生了明顯變化。
圖15 不同永磁體傾斜角度下反電動勢波形
通過對反電動勢傅里葉分解，得到反電動勢各次諧波隨永磁體傾斜角度的變化情況，如圖16所示。表2分別給出了在不同永磁體傾斜角度下反電動勢基波幅值、波動轉矩系數和非正弦度系數的對比結果。
展開 圖13 不同永磁體傾斜角度下齒槽轉矩波形
圖14 波動幅值隨永磁體傾斜角度的變化曲線
3.2 斜極對反電動勢的影響
為了更清晰地分析斜極對電機反電動勢的影響，本文定義空載反電動勢非正弦度系數αE，其在數值上等于反電動勢各諧波幅值的絕對值之和與基波幅值之比。
(1)
電機轉矩波動中主要是6次諧波，為了減小波動轉矩對電機性能的影響，這里首先定義波動轉矩系數αT6:
αT6=
(2)
需要說明的是，上述公式推導忽略了電樞反應對波動轉矩的影響，即不考慮定子磁鏈所產生的波動轉矩以及忽略磁場飽和對波動轉矩的影響。轉矩波動主要是由反電動勢和電流的各次諧波相互作用產生的，而本文接下來只對由反電動勢5次和7次諧波所引起的轉矩波動展開研究，關于由電流諧波造成的轉矩波動和高于6次諧波引起的轉矩波動不予考慮。
因此，反電動勢非正弦度系數式(1)和波動轉矩系數式(2)可以簡化:
(3)
(4)
反電動勢隨傾斜角度變化結果如圖15所示。可以看出，不同傾斜角度時，反電動勢的幅值和相位都發生了明顯變化。
圖15 不同永磁體傾斜角度下反電動勢波形
通過對反電動勢傅里葉分解，得到反電動勢各次諧波隨永磁體傾斜角度的變化情況，如圖16所示。表2分別給出了在不同永磁體傾斜角度下反電動勢基波幅值、波動轉矩系數和非正弦度系數的對比結果。
展開 理想的反電動勢波形和霍爾傳感器輸出波形對比圖，從圖中可看出，反電動勢的過零點和霍爾傳感器的波形翻轉同步，如果用此反電動勢過零信號進行程序換相會獲得和何感無刷電機一樣的運轉性能。
實際的反電動勢波形和霍爾波形對比圖如上所示，紅線為霍爾的輸出波形，黑色虛 線是反電動勢，紫色豎線為反電動勢的過零點，時間軸的方向為從左往右，可以得知反電動勢的過零點比霍爾傳感器的輸出波形提前了半個電節拍，即30度電角度。為了能夠在正確 的時刻才換相，需要在檢測到反電動勢過零點后延遲30度電角度之后，才進行換相。究竟延遲多長時間才夠30度時間呢？需要對相鄰兩個過零點之間的時間進行計時，因為無刷電 機的轉速是會變化的，相應的電周期也會變化。用定時器得到計時值后除以2就是當前電機 轉速下的30度電角度延遲時間值，把此時冋值裝入一-個定時器，并打開該定時器中斷，等延時完畢進中斷即可完成電機換相。
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制動：將電機的兩端短接（如同側的上橋臂和下橋臂同時導通），利用電機的反電動勢產生制動力矩，使其快速停止。
自由停止：關閉所有開關管，電機依靠慣性滑行至停止。
我們使用Maxwell軟件來查看電機的輸出扭矩（電機產生的反電動勢，使其能夠旋轉），以了解在特定輸入電流下能獲得多少扭矩。
此外，我們還可以使用該軟件來研究損耗。對于保時捷99X Electric Gen3 Evo，我們很早就開始使用損耗模型，因為Maxwell軟件提供了強大的基礎，可以在此基礎上進行構建，并且它還可以通過執行額外的后處理或添加一些額外的分析計算來提高我們的能力。
反電動勢測試：檢查電機三相電壓平衡度，有比較大反電勢測試速度（如0.5m/s）或電壓量程（如800V）的要求。
振動/噪音測試：包括加速度、速度、位移的測量范圍和精度（如±5%）。
電感測試：測試范圍可從1.0uH到1000.0mH，并指和定測試頻率（如100Hz, 1kHz）。
2）如果驅動電機無法以恒定轉速驅動被測電機旋轉，反電動勢電壓將產生波動，同樣導致計算出的磁通量結果不正確。
HBK eDrive功率分析儀同時也支持通過積分的方式直接計算反電動勢和磁通量（Magnetic flux），其不僅適用于恒轉速驅動下電機反電動勢測量，同樣也適用于變轉速驅動下電機反電動勢測量。
峰值扭矩
12N·m
1.548N·m
峰值扭矩相電流（幅值）
23Aamp±10%
——
最大轉速
296rpm±10%
2294rpm
反電動勢常數
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