·1572· 工程科学学报，第39卷，第10期 120A Main:125 k 2ms 120A Main:125 k 2ms -120A -120A 120A Zoom1:12.5 k 200s 120A Zoom1:12.5 200s -1204 -120A (a (b) 图1580000r·min1电流波形.(a)方波驱动电流波形：(b)脉冲宽度调制驱动电流波形 Fig.15 Current waveforms at 80000r.min:(a)current waveform of square wave drive:(b)current waveform of PWM drive 60 b a 方波 (b) PWM (1.33kHz,29dBA) (1.33kHz.32dBA) 600 10 15 20 25 -60 10 15 30 25 频率Hz 频率kHz 图16谐波分析.(a)方波驱动谐波分析：()脉冲宽度调制驱动谐波分析 Fig.16 Harmonic analysis:(a)harmonic analysis for square wave drive;(b)harmonic analysis for PWM drive 调制驱动的噪声高于方波驱动. 在升高，不可避免地会引起损耗的增加.在三种损耗 两种驱动方式谐波成分的不同导致电枢电流在定 中，虽然转子涡流损耗占比较小，但是由于转子在电机 子铁芯和转子中引起的损耗存在较大差异，为了对比 内部，散热困难且对温升敏感，因此是超高速电机损耗 两种驱动方式引起的定子铁损、铜损和转子涡流损耗， 分析中不可或缺的一部分 本文采用Maxwell建立电机仿真模型，对两种驱动方 3.2效率分析 式下的定子铁损、铜损和转子涡流损耗进行分析，其中 为了分析驱动器的效率，采集并记录了驱动器输 脉冲宽度调制驱动的斩波频率为16kHz.图17所示为 入端及输出端的功率，其功率曲线如图18所示.其中 不同转速下两种驱动方式损耗对比，从图中可以看出， 输入功率测量位置为直流电源输出端，输出功率测量 方波驱动的三种损耗均小于脉冲宽度调制驱动，因此 位置为电机三相输入端。通过效率曲线可以看出，在 可以证明方波驱动能够显著降低电机内的损耗。对于 车载空压机常用工作区间60000~80000r·min1的效 两种驱动方式，随着转速上升，三种损耗均呈上升趋 率可达92%以上，满足开发要求.图中，通过两种驱动 势，这是由于随着转速的升高，空压机的功率和基频均 方式的效率对比可以看出，方波驱动器的效率低于脉 1000 1000 定子铜损 定子铜损 定子铁损 定子铁损 800 转子涡流损耗 800 转子涡流损耗 总损耗 总损耗 600 600 400 400 200 200 20000 40000 60000 80000 20000 40000 60000 80000 转速r·min 转速r·min 图17损耗分析.(a)方波驱动损耗分析：(b)脉冲宽度调制驱动损耗分析 Fig.17 Loss analysis:(a)loss analysis for square wave drive;(b)loss analysis for PWM drive工程科学学报,第 39 卷,第 10 期 图 15 80000 r·min - 1电流波形 郾 (a)方波驱动电流波形;(b) 脉冲宽度调制驱动电流波形 Fig. 15 Current waveforms at 80000 r·min - 1 :(a) current waveform of square wave drive;(b)current waveform of PWM drive 图 16 谐波分析 郾 (a) 方波驱动谐波分析; (b) 脉冲宽度调制驱动谐波分析 Fig. 16 Harmonic analysis: (a) harmonic analysis for square wave drive; (b) harmonic analysis for PWM drive 调制驱动的噪声高于方波驱动. 两种驱动方式谐波成分的不同导致电枢电流在定 子铁芯和转子中引起的损耗存在较大差异,为了对比 图 17 损耗分析 郾 (a) 方波驱动损耗分析; (b) 脉冲宽度调制驱动损耗分析 Fig. 17 Loss analysis: (a) loss analysis for square wave drive; (b)loss analysis for PWM drive 两种驱动方式引起的定子铁损、铜损和转子涡流损耗, 本文采用 Maxwell 建立电机仿真模型,对两种驱动方 式下的定子铁损、铜损和转子涡流损耗进行分析,其中 脉冲宽度调制驱动的斩波频率为16 kHz. 图17 所示为 不同转速下两种驱动方式损耗对比,从图中可以看出, 方波驱动的三种损耗均小于脉冲宽度调制驱动,因此 可以证明方波驱动能够显著降低电机内的损耗. 对于 两种驱动方式,随着转速上升,三种损耗均呈上升趋 势,这是由于随着转速的升高,空压机的功率和基频均 在升高,不可避免地会引起损耗的增加. 在三种损耗 中,虽然转子涡流损耗占比较小,但是由于转子在电机 内部,散热困难且对温升敏感,因此是超高速电机损耗 分析中不可或缺的一部分. 3郾 2 效率分析 为了分析驱动器的效率,采集并记录了驱动器输 入端及输出端的功率,其功率曲线如图 18 所示. 其中 输入功率测量位置为直流电源输出端,输出功率测量 位置为电机三相输入端. 通过效率曲线可以看出,在 车载空压机常用工作区间 60000 ~ 80000 r·min - 1的效 率可达 92% 以上,满足开发要求. 图中,通过两种驱动 方式的效率对比可以看出,方波驱动器的效率低于脉 ·1572·