使用示波器对三相电机驱动器进行测量

大多数现代电机驱动系统使用某种调制形式来控制电机 频率，从而控制电机速度。在大多数情况下，此类变频 驱动器 (VFD) 通过输出精心控制的脉冲宽度调制 (PWM) 波形来实现这一点。此类系统通常以三相形式输出功率， 因为三相是电机的**配置。 自电气工程诞生以来，三相交流感应电机 (ACIM) 一直 是工业领域的主力。它们可靠、高效、成本低且几乎不 需要维护。但电机和驱动器有多种不同类型。交流感应 电机 (ACIM) 的效率低于无刷直流电机 (BLDC) 和永磁同 步电机 (PMSM)。与交流感应电机相比，同步无刷直流 电机和永磁同步电机效率更高，重量也更轻，但需要更 先进的控制算法。 尽管每种类型的电机驱动系统有其独特的特性，但电机 驱动器都使用脉冲宽度调制技术来改变输送到电机的频 率和电压。

PWM 电机驱动器的工作原理 多种类型的电机采用脉冲宽度调制 (PWM) 形式驱动， 包括有刷直流电机、交流感应电机、无刷直流电机和永 磁同步电机。PWM 使驱动器能够改变输送到电机的频 率和电压。

尽管很多年前人们就已经掌握 PWM 驱动器的工作原理， 但却是功率半导体、控制电子组件和微处理器的改进和 成本的降低才推动了此类驱动器的广泛使用。矢量控制 技术进一步推动了这一趋势。通过矢量控制，设计者能 够在交流电机的高可靠性基础上，实现直流电机的高效 率和精确可控性。无刷直流电机和永磁同步电机正在广 泛应用领域取代有刷直流电机和交流感应电机，这些领 域不仅包括工业应用，还包括电动工具、家用电器和电 动汽车。

示波器探头设置

在进行任何功率测量之前，必须完成一些重要步骤。电 流探头必须消磁，并且所有探头都应校正，以获得准确 的测量结果。

接线配置

变频驱动器的输入和输出通常都使用三相电。然而，商 业、住宅和汽车驱动系统中使用的某些变频驱动器可能 由单相交流或直流供电。此外，三相系统可以采用两种 接线和建模方式：星形（或称 Y 形）和三角形。接线配 置决定了功率分析中使用的计算方法，因此了解并选择 正确的接线配置对于获得预期结果非常重要。接线配置 适用于电机驱动器的输入和输出。

变频驱动器系统模块的测量 变频驱动器系统的不同功能模块采用不同的测量和技术。我们将介绍各模块（输入、直流母线、输出和电机）的关 键测量值，并说明其在 5 系列和 6 系列 MSO 中 IMDA 分析工具中的位置。

三相自动设置 IMDA 软件包括三相自动设置功能，可根据所选的接线配置自动配置电压和电流源。该功能可为示波器设置最 佳垂直、水平、采集和触发参数，并且可用于所有有功功率测量。这极大地简化了测量设置，在测量变频驱动 器输出上的 PWM 波形时尤为方便。

输入（线路）测量 大多数工业和重型商用变频驱动器都采用三相输入。较 小的驱动器可能使用单相线电压。特别是在电动汽车和 其他电池供电的应用中，驱动器通常采用直流供电。 IMDA 电源分析软件支持所有这些配置（参见上面的“接 线配置”）。在 IMDA 测量包中，电能质量测量组和谐 波测量组用于计算驱动器的功耗以及驱动器对配电系统 的预期影响。

电能质量 电能质量测量组包括表征驱动器功耗的测量。这些测量 也可以用于驱动器的输出（请参阅下面的“输出测量”）。 图显示了电气分析部分中的电能质量测量。选择电 能质量测量会生成相量图、波形和测量标识。图中显示 了已配置绕组的电能质量能量和功率数学波形。功率波 形是使用数学算法将各相的电压和电流波形相乘得出 的。

总结： 对三相电机驱动器进行测量面临着诸多挑战，因为必须 进行连接，波形非常复杂且数学运算量巨大。泰克 5/6 系列 MSO 示波器的 IMDA 软件大幅简化了这些测量， 为功率分析仪测量提供了高速采样系统和实时示波器可 视化的优势。