在我們做電機系統EMC測試的時候經常或者不可避免的會遇到電機堵轉測試的測試工況。其實堵轉測試是電驅系統性能考核指標之一。

什么是堵轉？

電機堵轉是電機在轉速為0轉時仍然輸出扭矩的一種情況。電機堵轉時電機功率因數極低，電機就像接在電源中的一個電感元件，只有其自身的電阻和電感，自然電流會大大增加。

電機運行時會產生反電動勢，這是消耗電壓的主要部分。堵轉時反電勢為零，所有電壓都加載在繞組上，所以電流很大。

根據電機容量的大小和加工工藝不同，電機堵轉電流一般為電機額定電流的5-12倍。因此，電機的一般性試驗就包括堵轉試驗這一項。

為什么要測堵轉？

因為堵轉工況是純電動汽車常見工況之一，堵轉特性又是電驅動系統關鍵性能考核指標之一。

其描述的主要是：

（1）在一定坡度路面啟動、停靠。

（2）駕駛員拉手剎踩油門。

（3）車輪被馬路牙子等卡死。

（4）變速器由于換擋系統或齒輪膠合導致的卡滯等工況。此時驅動電機系統輸出軸被抱死無法正常運轉而處于堵轉狀態。

堵轉測試

測試方法參考GBT 18488.2：2015中的定義，如下圖：

電機堵轉的機理

以SVPWM技術為例。SVPWM是由三相功率逆變器的六個功率開關元件組成的特定開關模式產生的脈寬調制波，能夠使輸出電流波形盡可能接近于理想的正弦波形，目前無刷電機控制常采用7段式SVPWM，三相定子電流矢量相位之間互差120°，三相電流如下式所示：

其中I為三相定子電流幅值；θ為轉子位置，即定子電流矢量與參考軸（A相電流方向）之間的夾角。由此可見，正常工作時三相電流為對稱的正弦交流電流，如圖所示。

SVPWM控制算法是將三相電機的輸出電壓分解為七個矢量，分別為正向最大矢量，正向中等矢量，正向最小矢量，負向最小矢量，負向中等矢量，負向最大矢量和零矢量。這七個矢量可以通過控制脈沖寬度來控制三相電機的輸出電壓。如圖

當堵轉時，電機轉速為零，輸出機械功率為零，此時動力電機會處于上圖的某一區域。其根本原因是：轉子磁場位置被固定，定子電流矢量也將被固定在對應的方向上，此時存在堵轉飽和效應，即轉子產生的磁場對各相磁路產生不均衡的影響，進而導致三相定子電流不再是正弦電流，而是直流電流，且電流穩態幅值不相等。

綜上所述，電機在堵轉的時候，電機的轉速為0，那么三相的相電流頻率也為0，也就是相電流實際上為類似于只有開關頻率的頻率成分的直流電流。如圖：

但是這里有一個問題？

根據上述公式，電機堵轉的時候初始相位決定著你的調制波的幅值，這個幅值是一個常數。如圖

電機堵在不同的相位會導致三相的PWM波不同。以七段式為例，我們分別看一下電機堵轉初始相位在0度，30度，45度和90度的三相的PWM信號，如圖

堵轉在0度時

堵轉在30度時：

堵轉在45度時

堵轉在90度時

審核編輯：劉清