电动车论坛

标题: 新鲜出炉：60V/30V等功率测功线 [打印本页]

作者: yjz 时间: 2009-5-13 20:25
标题: 新鲜出炉：60V/30V等功率测功线
本帖最后由 yjz 于 2009-5-13 20:27 编辑

今天有机会测试了一下同一控制器在60V10A和30V20A等功率不同电压下的功率曲线。

为了使数据具代表性，控制器和电机都选用了大哥级生产厂家额定电压48V的产品。测试时仅更改欠压保护值和限流值，没有对曲线作任何修正，保证原汁原味^_^。

30V20A测功图
[attach]31399[/attach]

60V10A测功图
[attach]31400[/attach]

作者: yjz 时间: 2009-5-13 20:34
本帖最后由 yjz 于 2009-5-13 20:39 编辑

说明一下，在60V10A测试末端由于电机超压引起控制器峰值电流二次限流，构成一个曲线台阶，输入功率从原先的570W大幅下降至350W，我们从图上可以看出二次限流值约在6A左右。

作者: 97cn 时间: 2009-5-13 20:44
60v后2项目是不是进入峰值电流限制了？

作者: yjz 时间: 2009-5-13 20:54
本帖最后由 yjz 于 2009-5-13 21:51 编辑

60v后2项目是不是进入峰值电流限制了？
97cn 发表于 2009-5-13 20:44

是的，因进入二次限流而减少了输入功率。

60V10A图中效率平台区形状非常突出，只要电机匹配，高压小电流是很有优势的。

作者: chack 时间: 2009-5-14 08:35
本帖最后由 chack 于 2009-5-14 09:15 编辑

好图！收藏了，yjz兄辛苦了。
没有转速完全相同时的各种参数，但通过两个曲线图对比基本也可以看出，低速时低压扭矩和效率大于高压，高速时高压效率大于低压。
yjz兄，再完善一下这个曲线，我想您就可以找到串并的最佳转换点了。

建议yjz兄测试前给电机加个固定扭矩，测一下转速、功率、电流曲线。这个固定扭矩可以模仿启动、载人、及正常行驶等情况。

作者: txj 时间: 2009-5-14 09:34
很明显，345.7W的31.96N.m和588.8W37.34N.m完全不是一个水平了。如果60V时候不进入2次限流，会远远高于37.34N.m这个水平。
至于其他的如等效率平台期等，那就更加明显了。
这下，控制器下面的低电压大电流和高电压小电流之争总算是能够有个明确的实验室依据了，我看了这么些天关于这个的争论都有点累了。……

作者: jcq 时间: 2009-5-14 10:21
我不学无术，以外行的身份解读电机曲线，请海涵；
1；此曲线油门全开，在初始段，电流和扭矩线性上升，直到效率进入平台期。达到效率最高点的电流约7-9A略有不同，差异是由于电机绕组的电阻上消耗电压与电源电压所占比例不同造成的。相同的电流，电压越高，绕组电阻损耗所占比例越小。
2；在30V曲线中没有经过调整的电流继续上升至16A出现转折，电流开始调整，60V曲线从8A开始调整，控制器执行电流不换，效率有明显下坡，占空比逐渐加大，电机电流与电池电流分道扬镳。此时效率包含电机电阻损耗和控制器斩波变换损耗。
3；在电流平台期，占空比继续加大，效率继续下降，表明用电机做电感的变换器正在产生包含涡流在内的各种损耗，并导致发热。在扭矩25N时电流分别是17A和9A，转速基本相同，效率基本相同，没有高压小电流的高效率优势了。
4；在速度更低的起步加速段，需要的是大扭矩，这时60曲线进入峰值限流区，MOS和功率电容承受巨大的电应力，不保护就会损坏，扭矩停留在27N，并在32A峰值后进入堵转区，转速10转。此时电阻占有电压大于电机反电势，主要用于发热。30曲线在16-19A的调整区后进入峰值限流区，转矩达到37N，转速保持在40转。在32N时60曲线效率为10%，30曲线效率我40%，转速分别为10转和80转，有效输出功率分别为200W和25W。
5；车辆不是永远运行于额定经济速度区，尤其起步加速需要高功率，扭矩，效率。尽快摆脱低速区，进入经济巡航。车辆的性能不仅表现为最高速度，加速度也是重要指标，尤以跑车更甚！
6；用高电压维持电机高速运行是必须的，是绝对高效的，但是用高电压变换成低压大电流来获得高扭矩是愚蠢的，控制器将承受巨大的应力！电机将被涡流加热！扭矩将打折！

作者: jcq 时间: 2009-5-14 10:28

好图！收藏了，yjz兄辛苦了。
没有转速完全相同时的各种参数，但通过两个曲线图对比基本也可以看出，低速时低压扭矩和效率大于高压，高速时高压效率大于低压。
yjz兄，再完善一下这个曲线，我想您就可以找到串并的 ...
chack 发表于 2009-5-14 08:35

看来chack 兄理解电机曲线的真正含义，恒扭矩曲线会暴露更多问题，半油门曲线也能说明问题。
全速变扭矩曲线只能提供选择合理负载点。

作者: jcq 时间: 2009-5-14 10:32

很明显，345.7W的31.96N.m和588.8W37.34N.m完全不是一个水平了。如果60V时候不进入2次限流，会远远高于37.34N.m这个水平。
至于其他的如等效率平台期等，那就更加明显了。
这下，控制器下面的低电压大电流和高电压 ...
txj 发表于 2009-5-14 09:34

345.7W的31.96N.m时的效率是10%，588.8W37.34N.m时的效率是40%，请问您还敢增加10%效率的限流值？

作者: magn750509 时间: 2009-5-14 10:53
看不懂,还是来顶一下.

作者: yjz 时间: 2009-5-14 11:10
jcq兄:

60图中在控制器进入限流后输入功率呈现出很好的恒功率形态, 随着转矩增加输出功率和转速出现下降, 这些都是电机正常的反应, 重点在于输入功率保持了恒定. 至于峰值限流那完全是由于电机处于超压而造成的, 这个不难解决, 关键是电机和控制器工作处于受控状态.

30图中输入功率持续上升, 而输出功率的下降斜率完全不比60图有所减缓, 这说明: 电机和控制器的工作处于失控状态, 电流此时不受控制器限流控制.

作者: txj 时间: 2009-5-14 11:10
本帖最后由 txj 于 2009-5-14 11:13 编辑

345.7W的31.96N.m时的效率是10%，588.8W37.34N.m时的效率是40%，请问您还敢增加10%效率的限流值？
jcq 发表于 2009-5-14 10:32

由于2次限流，效率被移动到不正常区域状态，非常容易理解（请注意效率曲线的突然下降段，就是由2次限流引起）。而30V的37.34N.m时候，效率也不是40%而是21.3%。

作者: yjz 时间: 2009-5-14 11:24

看来chack 兄理解电机曲线的真正含义，恒扭矩曲线会暴露更多问题，半油门曲线也能说明问题。
全速变扭矩曲线只能提供选择合理负载点。
jcq 发表于 2009-5-14 10:28

jcq兄, 电机恒扭矩只是用来观察时间轴上温度变化的影响, 一般进行控制器温升测试时才用.

作者: chack 时间: 2009-5-14 12:22
本帖最后由 chack 于 2009-5-14 12:26 编辑

jcq兄:
60图中在控制器进入限流后输入功率呈现出很好的恒功率形态, 随着转矩增加输出功率和转速出现下降, 这些都是电机正常的反应, 重点在于输入功率保持了恒定. 至于峰值限流那完全是由于电机处于超压而造成的, 这个不难解决, 关键是电机和控制器工作处于受控状态.

30图中输入功率持续上升, 而输出功率的下降斜率完全不比60图有所减缓, 这说明: 电机和控制器的工作处于失控状态, 电流此时不受控制器限流控制.
yjz 发表于 2009-5-14 11:10

明白了，限流与效率之间的关系。60限流值小不存在失控，30限流值过大有失控的嫌疑，解决的方法大家都明白。

麻烦yjz兄测一下高速有齿电机各种曲线，我很想知道高速有齿电机的工作状态，谢谢！

电流vs磁钢材料、磁间隙、磁饱和？

作者: chack 时间: 2009-5-14 12:32

由于2次限流，效率被移动到不正常区域状态，非常容易理解（请注意效率曲线的突然下降段，就是由2次限流引起）。而30V的37.34N.m时候，效率也不是40%而是21.3%。
txj 发表于 2009-5-14 11:10

车子启动时在那个状态呢？

车子启动超过某一速度后高压当然有优势，这个没有疑义，否则也不会有并联低压启动、串联高压运行之说。

作者: chack 时间: 2009-5-14 12:36
本帖最后由 chack 于 2009-5-14 12:40 编辑

jcq兄, 电机恒扭矩只是用来观察时间轴上温度变化的影响, 一般进行控制器温升测试时才用.
yjz 发表于 2009-5-14 11:24

建议做一下电机恒扭矩测量，观察在转速轴上电流与效率之间的关系，因为这种状态最接近电动车的实际使用情况。

作者: yjz 时间: 2009-5-14 13:35

明白了，限流与效率之间的关系。60限流值小不存在失控，30限流值过大有失控的嫌疑，解决的方法大家都明白。

麻烦yjz兄测一下高速有齿电机各种曲线，我很想知道高速有齿电机的工作状态，谢谢！

电流vs磁钢材料 ...
chack 发表于 2009-5-14 12:22

chack兄, 电机效率与控制器载波与否并没有太大的关系, 我们给控制器设定限流值不仅仅是为了保护电池也是在有限的成本内保护控制器的安全.,如果不考虑这方面的因素我们也不会有争论: 电池并联可以达到的输出电流电池串联也完全能由控制器通过VI来变换来达到, 我们更多需要考虑的是电机在额定电压不同时的扭矩和效率的变化.

现在电池并联出现的问题是控制器电流在其承受范围还没有被及时控制, 这意味着只有加大控制器的功率才能让低压大电流状态下的IV乘积达到我们期望的数值, 而这在高压小电流系统中只要选择额定电压的电机是轻易就能达到的, 这也是电池并联使用的谬误所在.

作者: 97cn 时间: 2009-5-14 13:42

建议yjz兄测试前给电机加个固定扭矩，测一下转速、功率、电流曲线。这个固定扭矩可以模仿启动、载人、及正常行驶等情况。...
chack 发表于 2009-5-14 08:35

商酌：启动加速和载人，正常行驶时并非固定扭矩，等功率测功线已经能反映各扭矩点数据固定扭矩也就用来测量调速状态下控制器的温升之类，把等功率测功图翻转看就是启动加速至正常行驶的过程，包括载人爬坡等数据尽在其中，除非您需要调速状态下的曲线。

作者: 97cn 时间: 2009-5-14 13:49
我理解翻转看就是转速从0开始，电流限流开始，转矩最大开始的全压起步加速过程，直至动力与阻力平衡，进入匀速状态，不对请指正

作者: yjz 时间: 2009-5-14 13:51
本帖最后由 yjz 于 2009-5-14 13:56 编辑

这个是测功图各点的详细数据

我们可以看到在60图进入峰值限流前的表现都优于30图, 而要避免控制器过早进入峰值限流我们只需选对电机.

作者: sheji 时间: 2009-5-14 14:53
嘿嘿，哈哈，嗬嗬
我怎么有个强烈的感觉，盲人摸象。谁的道理都是对的，可就是凑不到一块儿。
我个人认为，走不到一块儿罪魁祸首，就是没选好电机。

作者: sheji 时间: 2009-5-14 14:54
补充一下：
电机=电机实体+控制器

作者: jcq 时间: 2009-5-14 17:19
人的思维定式一旦形成，机遇就擦肩而过了。同一个世界，每个人看到的各有不同！我看到了大扭矩时控制器的高应力和电机电感的低变换效率，他只看到高效率区间。

作者: yjz 时间: 2009-5-14 19:36
为了减少控制器的发热损耗, 我们曾考虑了很多办法, 比如用大功率dc变换电压来使控制器功率末级一直处于不斩波状态等等, 研讨下来的结论就是损耗只是转移了生成的位置而无法获得质的改变, 悲观地说, 即使有各式各样新器件的不断涌现, 人类持续几十年的基础调压方法目前还无法被抛弃, 至少凭我们的水平是无法实现超越的.

作者: jcq 时间: 2009-5-15 08:55
您知道电力机车的脉流牵引电机需要平波电抗器吗？许多正弦波逆变器有输出低通滤波器吗？这些都为什吗？
您真的没有发现控制器不能把60V10A变换成30V20A,更不能变换成15V40A的原因是电机电感问题，需要低通滤波器吗？
销售人员只宣传产品优点，技术人员应该看到产品的不足，这样才能发展！此帖我不在发表不同言论，不恭之处请见谅。

作者: yjz 时间: 2009-5-15 11:55
本帖最后由 yjz 于 2009-5-15 11:59 编辑

jcjcq兄, 电力机车我不熟悉, 正弦波逆变器还多少有些了解 ,也知道其设置输出低通滤波器的作用.

但既然您不准备再继续下去,那我对这个话题而不再说什么了,最后请允许我贴两张我们测量到的电动车控制器运行于低压大电流输出状态时电机相电流波形作为此帖的结束吧

电机相电流波形:
[attach]31463[/attach]

展开后的相电流波形顶部:
[attach]31464[/attach]

作者: sheji 时间: 2009-5-15 12:46
很平坦的波形，很好看，反正被切掉的东西都好看，呵呵

欢迎光临电动车论坛 (http://www.ev5s.cn/bbs/)