CN103675558A - 一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，包括：主回路测试装置，主回路测试装置上集成了示波器及其控制界面、脉冲发生器及测试设备以及测试平台；脉冲发生器及测试设备电连接测试平台与示波器及其控制界面。通过主回路性能的相关测试可以准确的得到电机控制器主回路的参数指标；电机控制器的主回路作为电动车主要的动力源电路，其关键参数的测量有很现实的意义，通过测试装置的设计使得电机控制器主回路中的关键性能参数可以在一个完整的实验平台上同时测得，提高了设备的利用率；避免了重复实验。关键参数的测量合理有效，短路保护时间及有效性、主回路杂散电感测量、尖峰电压、IGBT开通与关断延时这些重要的性能指标。

Description

一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置

技术领域

本发明涉及电力电子传动领域，特别涉及一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置。

背景技术

随着新能源汽车的蓬勃发展，与电动汽车核心技术相关的一些测试技术的开发具有研究价值和市场前景。电机控制器主回路的性能参数的优劣直接决定着电动汽车的动力系统是否可以平稳安全运行。如何有效准确的得到这些相关的参数对于提高电动汽车的性能至关重要。

在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

现有的测试装置只能单一的检测电机控制器主回路系统中的某一个参数，主回路中的几个关键参数需要分离测量，增加了试验台搭建的工序。因此将这些测试项目整合到一台测试装置中一次性完成测量是一个有待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，本发明可以准确测量电机控制器主回路中的尖峰电压、杂散电感、短路保护功能是否有效、以及保护的时间与电流值、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）开通关断的延时时间，详见下文描述：

一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，包括：主回路测试装置，所述主回路测试装置上集成了示波器及其控制界面、脉冲发生器及测试设备以及测试平台；所述脉冲发生器及测试设备电连接所述测试平台与所述示波器及其控制界面。

所述示波器及其控制界面为大于等于4个通道、带宽至少200MHZ的隔离示波器。

所述测试平台包括：高压可调电源、支撑电容、直流母排、IGBT模块、驱动板和电感负载；所述IGBT模块包括：上桥臂和下桥臂；

所述高压可调电源与所述支撑电容的正负极对应连接，所述直流母排的正负极分别与所述高压可调电源的正负极、所述支撑电容的正负极连接，所述直流母排的正极与所述上桥臂的集电极相连，所述直流母排的负极与所述下桥臂的发射极相连。

所述脉冲发生器及测试设备中的测试设备包括：第一低压探头、第二低压探头、罗氏线圈、高压隔离探头、脉冲发生器；

所述示波器及其控制界面的四个通道分别与所述第一低压探头、所述第二低压探头、所述罗氏线圈、所述高压隔离探头连接；

所述第一低压探头一端连接所述脉冲发生器的输出，另一端连接所述示波器及其控制界面的第一通道；所述第二低压探头一端分别连接所述驱动板和所述下桥臂的门极，另一端连接所述示波器及其控制界面的第二通道；所述罗氏线圈一端连接所述下桥臂的发射极，另一端连接所述示波器及其控制界面的第三通道；所述高压隔离探头一端连接所述下桥臂的集电极与发射极之间的电压，另一端连接所述示波器及其控制界面的第四通道。

所述脉冲发生器输出脉宽0us～100us的单脉冲、双脉冲信号且周期占空比可调。

所述脉冲发生器连接所述驱动板，所述脉冲发生器发出＜10us的单脉冲。

所述脉冲发生器发出双脉冲波形。

所述上桥臂的集电极与发射极之间通过所述电感负载连接，所述电感负载为空心电感。

所述电机控制器主回路性能测试装置还包括：短接线，

所述上桥臂的集电极与发射极之间通过所述短接线连接，所述短接线的截面为10平方粗的线。

本发明提供的技术方案的有益效果是：通过主回路性能的相关测试可以准确的得到电机控制器主回路的参数指标；电机控制器的主回路作为电动车主要的动力源电路，其关键参数的测量有很现实的意义，通过测试装置的设计使得电机控制器主回路中的关键性能参数可以在一个完整的实验平台上同时测得，提高了设备的利用率；避免了重复实验。关键参数的测量合理有效，短路保护时间及有效性、主回路杂散电感测量、尖峰电压、IGBT开通与关断延时这些重要的性能指标可以为电机控制器的设计提供有利的设计参数与参考依据。

附图说明

图1为一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置的结构示意图；

图2为杂散电感和尖峰电压测试时的连接框图；

图3为短路试验时的连接框图。

附图中所列部件列表如下所示：

10：主回路性能测试装置；       20：示波器及其控制界面；

30：脉冲发生器及测试设备；     40：测试平台；

a：高压可调电源；              b：支撑电容；

c：直流母排；                  d：IGBT模块；

d.1：IGBT模块的上桥臂；        d.2：IGBT模块的下桥臂；

e：驱动板；                    f：电感负载；

g：脉冲发生器；                h.1、h.2：第一、第二低压探头；

i：罗氏线圈；                  j：高压隔离探头；

k：短接线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了可以准确测量电机控制器主回路中的尖峰电压、杂散电感、短路保护功能是否有效、以及保护的时间与电流值、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）开通关断的延时时间，本发明实施例提供了一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，参见图1、图2和图3，详见下文描述：

该电机控制器主回路性能测试装置包括：主回路测试装置10，主回路测试装置10上集成了示波器及其控制界面20、脉冲发生器及测试设备30以及测试平台40；脉冲发生器及测试设备30在整个测试装置的中部，电连接测试平台40与示波器及其控制界面20，是整个测试装置的核心设备。测试平台40是测试装置中的被测设备，即电机控制器主回路；测试平台40的合理搭建可以降低实验的风险，得到准确的实验数据。

为了取得更好的测试效果，该示波器及其控制界面20为≧4个通道、带宽至少200MHZ的隔离示波器。

参见图2，脉冲发生器及测试设备30中的测试设备包括：第一低压探头h.1、第二低压探头h.2、罗氏线圈i、高压隔离探头j、脉冲发生器g；示波器及其控制界面20的四个通道分别与第一、第二低压探头h.1、h.2、罗氏线圈i、高压隔离探头j连接。第一低压探头h.1一端连接脉冲发生器g的输出，另一端连接示波器及其控制界面20的第一通道1，通过示波器监控脉冲发生器g的输出波形；第二低压探头h.2一端分别连接驱动板e和模块下桥臂d.2的门极，另一端连接示波器及其控制界面20的第二通道2，通过示波器监控IGBT模块下桥臂d.2门极开通与关断的波形；罗氏线圈i一端连接IGBT模块下桥臂d.2的发射极，另一端连接示波器及其控制界面20的第三通道3；高压隔离探头j一端连接IGBT模块下桥臂d.2的集电极与发射极之间的电压，另一端连接示波器及其控制界面20的第四通道4。

其中，高压隔离探头j的测量范围2500V；罗氏线圈i的测量范围6KA，电感负载不能达到磁饱和。脉冲发生器及测试设备30中的脉冲发生器g可输出脉宽0uS～100us的单脉冲、双脉冲信号且周期占空比均可调。脉冲发生器g连接驱动板e，当需要测量IGBT开通关断延时时间与短路保护时，脉冲发生器g只需发出＜10us的单脉冲即可，当需要测量IGBT模块工作时尖峰电压和主回路杂散电感时，脉冲发生器g需要发出双脉冲波形。其中，IGBT开通与关断延时通过示波器观察脉冲发生器g所发出的单脉冲的波形与IGBT模块的门极波形就可以观察到开通关断时的延迟时间。

参见图2，测试平台40包括：高压可调电源a（本发明实施例以0-600V为例进行说明）、支撑电容b、直流母排c、IGBT模块d、驱动板e和电感负载f；其中IGBT模块d包括：IGBT模块的上桥臂d.1和IGBT模块的下桥臂d.2；高压可调电源a与支撑电容b的正负极对应连接，直流母排c的正负极分别与高压可调电源a的正负极、支撑电容b的正负极连接，直流母排c的正极与IGBT模块d的上桥臂d.1的集电极相连，直流母排c的负极与IGBT模块d的下桥臂d.2的发射极相连。

测试平台40在完成IGBT模块工作时尖峰电压、主回路杂散电感测试时，IGBT模块的上桥臂d.1的集电极与发射极之间通过电感负载f连接，电感负载f为空心电感，且不能达到磁饱和，防止电流过大击穿IGBT模块的下桥臂d.2。

参见图3，测试平台40在完成IGBT模块工作时短路保护功能是否有效及保护的时间与电流值测试时，IGBT模块的上桥臂d.1的集电极与发射极之间通过短接线k连接，需至少截面为10平方粗的线，短接线可能会承受上千安培的电流的大电流。

参见图2和图3，在进行IGBT模块工作时尖峰电压、主回路杂散电感测试和短路保护测试时，高压可调电源a的电压值需从低到高逐渐增加最后增大到测试平台40的额定电压，每个电压点上观察输出波形。

在进行短路保护实验时，如果出现脉冲发生器g输出单脉冲后，短路故障发生，在驱动板e上会有故障指示灯点亮。

其中，杂散电感测试通过在上桥臂d.1的集电极与发射极之间用空心电感连接以充当电感负载，连接好后，调节高压电源，从低压往上调节，每调到一个电压值发双脉冲波形，使得IGBT门极开通两次。在第二个脉冲的开通波形上可观察到IGBT集电极电压的跌落及跌落的时间，罗氏线圈i需要套在下桥臂d.2的发射极，通过罗氏线圈i观察在跌落时间内电流变化的尖峰，通过计算可以算的主回路的杂散电感值。

综上所述，本发明实施例提供了一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，通过主回路关键参数测试实验的综合设计，使得测试装置可以有效合理的测的这些关键的性能参数，为电机控制器整机设计提供了必须的设计参数。同时多个实验项目结合的测试，即IGBT模块工作时尖峰电压、主回路杂散电感、IGBT短路保护功能是否有效及保护的时间与电流值、IGBT开通关断延时四项性能测试可以在这一个测试装置完成测量，使得实验平台的搭建更加完备避免了类似实验的重复进行，对于高效的实验数据的获得提供了很好的实验平台。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，包括：主回路测试装置，其特征在于，所述主回路测试装置上集成了示波器及其控制界面、脉冲发生器及测试设备以及测试平台；所述脉冲发生器及测试设备电连接所述测试平台与所述示波器及其控制界面。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，其特征在于，所述示波器及其控制界面为大于等于4个通道、带宽至少200MHZ的隔离示波器。

3.根据权利要求2所述的一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，其特征在于，所述测试平台包括：高压可调电源、支撑电容、直流母排、IGBT模块、驱动板和电感负载；所述IGBT模块包括：上桥臂和下桥臂；

所述高压可调电源与所述支撑电容的正负极对应连接，所述直流母排的正负极分别与所述高压可调电源的正负极、所述支撑电容的正负极连接，所述直流母排的正极与所述上桥臂的集电极相连，所述直流母排的负极与所述下桥臂的发射极相连。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，其特征在于，所述脉冲发生器及测试设备中的测试设备包括：第一低压探头、第二低压探头、罗氏线圈、高压隔离探头、脉冲发生器；

所述示波器及其控制界面的四个通道分别与所述第一低压探头、所述第二低压探头、所述罗氏线圈、所述高压隔离探头连接；

所述第一低压探头一端连接所述脉冲发生器的输出，另一端连接所述示波器及其控制界面的第一通道；所述第二低压探头一端分别连接所述驱动板和所述下桥臂的门极，另一端连接所述示波器及其控制界面的第二通道；所述罗氏线圈一端连接所述下桥臂的发射极，另一端连接所述示波器及其控制界面的第三通道；所述高压隔离探头一端连接所述下桥臂的集电极与发射极之间的电压，另一端连接所述示波器及其控制界面的第四通道。

5.根据权利要求4所述的一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，其特征在于，所述脉冲发生器输出脉宽0us～100us的单脉冲、双脉冲信号且周期占空比可调。

6.根据权利要求4所述的一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，其特征在于，所述脉冲发生器连接所述驱动板，所述脉冲发生器发出＜10us的单脉冲。

7.根据权利要求4所述的一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，其特征在于，所述脉冲发生器发出双脉冲波形。

8.根据权利要求3所述的一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，其特征在于，所述上桥臂的集电极与发射极之间通过所述电感负载连接，所述电感负载为空心电感。

9.根据权利要求3所述的一种电动汽车的电机控制器主回路性能测试装置，其特征在于，所述电机控制器主回路性能测试装置还包括：短接线，

所述上桥臂的集电极与发射极之间通过所述短接线连接，所述短接线的截面为10平方粗的线。

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