Otimização de trens de força elétricos com os osciloscópios R&S®MXO

Sua tarefa

A caracterização do desempenho do trem de força é multifacetada e garante a integração perfeita e a funcionalidade ideal. A análise da forma de onda da corrente e da tensão é necessária em pontos-chave no trem de força para determinar a conversão de energia em diferentes estágios, juntamente com a eficiência e o fator de potência para encontrar áreas de melhoria. Os algoritmos de controle do motor devem ser validados para que o comportamento do motor seja preciso e responda rapidamente, de acordo com a entrada de controle. A análise de transientes ajuda a determinar a resposta do trem de força a mudanças repentinas nas condições de carga ou energia. A identificação e a redução das distorções de harmônicos do sistema ajudam a melhorar a qualidade da energia e a confiabilidade geral do trem de força. A abordagem abrangente garante uma compreensão aprofundada do comportamento do trem de força e ajuda a otimizar o desempenho do mesmo.

A solução da Rohde & Schwarz

É necessário um equipamento diferente para obter resultados precisos ao lidar com requisitos de medição tão variados. Analisadores de potência, analisadores vetoriais de baixa frequência ou decodificadores de barramento podem ajudar a obter medições precisas. Os osciloscópios também desempenham uma função única ao visualizar as relações de tempo e amplitude, além de oferecer muitas ferramentas, como a Transformada Rápida de Fourier (FFT), funções matemáticas, análise de harmônicos, decodificação de protocolos de comunicação digital e análise de resposta de frequência.

Como um osciloscópio de última geração, a série R&S®MXO se destaca na otimização do trem de força elétrico, fornecendo análise básica de tempo, a mais rápida aquisição de forma de onda disponível, resolução HD de 18 bits, recursos ultrarrápidos de espectro de Transformada Rápida de Fourier e comprimento de registros muito profundos. A série de osciloscópios R&S®MXO 5 é a primeira com oito canais para análise trifásica em que a tensão e a corrente são medidas simultaneamente.

Benefícios

• 4,5 milhões de formas de onda por segundo: a mais alta taxa de captura de até 99 %
• Modo HD de 18 bits: o mais preciso e exato disponível
• 400 / 500 milhões de pontos por canal: mantém altas taxas de amostragem por mais tempo
• 45.000 transformadas rápidas de fourier por segundo: espectro com resposta rápida para análise de interferência eletromagnética
• Trigger digital: maior sensibilidade de trigger disponível de 0.0001 div

O controle do inversor de frequência precisa de mais canais

A conversão da energia de corrente contínua da bateria em energia de corrente alternada para o motor elétrico é um dos principais elementos dos trens de força. Para aumentar a eficiência, as portas do inversor (totem-pole) devidamente sincronizadas alternam os pulsos de corrente contínua em diferentes larguras com modulação de largura de pulso (PWM) filtrada em formas corrente alternada para impulsionar o motor. Os motores elétricos trifásicos precisam de três conjuntos de portas inversoras, cuja lógica de comutação e sincronização afetarão o desempenho dos mesmos. A tensão e a corrente são medidas em cada fase do inversor. Os sensores que medem o torque e as velocidades do motor fornecem informações. A série R&S®MXO 5 tem mais canais para ajudar a capturar uma visão abrangente dos controles do inversor de frequência.

Problema na porta (gate) de comutação

Para obter uma melhor eficiência e uma resposta mais rápida do trem de força, os designs com transistores bipolares de porta isolada (IGBT) estão mudando para transistores que usam tecnologia de banda larga (por exemplo, carbeto de silício; SiC), que proporcionam uma comutação mais rápida. Mais importante ainda, os transistores têm menor resistência dinâmica durante operação para uma melhor eficiência condutiva.

Bordas de subida/descida mais rápidas são um desafio de design porque podem introduzir ruídos de interferência eletromagnética em um sistema. Os sinais parasitas podem intensificar o ringing e causar eventos de disparo prejudiciais quando as portas high-side e low-side são ligadas. É necessária uma análise de sincronização adicional para os transistores e circuitos inversores.

O trigger digital da série R&S®MXO é muito útil na detecção de um glitch nas portas do transistor. A resolução HD de 18 bits tem uma forma de onda disparável de alta precisão com alta sensibilidade de disparo para ajudar a depurar o design. A Transformada Rápida de Fourier (FFT) ajuda a detectar emissões de interferência eletromagnética e melhora os designs de filtros de circuitos.

Resumo

As melhorias no trem de força elétrico exigem diferentes abordagens de teste, desde melhorias de harmônicos trifásicos de alto nível até a análise de comutação do gate driver. Diferentemente dos analisadores de potência destinados a medições de especificação de alta precisão, os osciloscópios podem fornecer uma visão da linha do tempo que ajuda os usuários a entender o comportamento variável de acordo ao tempo para diferentes controles de sincronização. Os osciloscópios também são muito versáteis, com recursos de teste nos domínios de frequência e tempo para medições de eficiência de energia elétrica, depuração de interferência eletromagnética, análise de harmônicos e decodificação de barramento.

Os osciloscópios da série R&S®MXO são fornecidos com comprimentos de registro profundos padrão, o que os torna ideais para trens de carga elétricos, já que costumam ter respostas lentas. O trigger digital, a precisão HD, a trilha de medição, a análise rápida de espectro e a capacidade de oito canais abrem infinitas possibilidades de medição ao avaliar o desempenho do trem de força elétrico.