测试混合动力发动机技术

汽车应用中的电力电子

用于汽车应用的逆变器越来越多地采用速度更快、电压更高的器件，这就要求具有更高采样速率的隔离型高耐受电压测量功能，并能够在更长时间内同时测量更多数量的信号。像数字存储示波器这种传统的波形测量仪器在高压逆变器测量方面能力非常有限，因为它们缺少单独隔离的输入、高压隔离性能和12或16位高分辨率。其它波形测量解决方案通常要求外部(有源)信号调节电路才能实现高压隔离。

DL850 ScopeCorder则在其高压测量模块中使用了一种被称为isoPRO的技术，无需外部有源信号调节设备就能提供100MS/s的采样率、1kV的隔离性能和12位的分辨率。isoPRO技术采用了一种使用半导体激光二极管将数字数据转换为光信号的系统，转换出来的光数据通过光纤传送给仪器。由于半导体激光二极管的数据传输速率特别高，靠单个设备可以传送大量数据，所以隔离区可以做得非常小。另外，因为光纤本身是绝缘的，沿光纤的信号传输距离足以提供合适的绝缘，因此即使在1kV高压情况下也能保证信号输入与主单元之间的绝缘距离。利用isoPRO技术可以在尺寸大约100×200mm的紧凑模块中封装两个通道的100MS/s、1kV高耐受电压隔离测量电路。

这种技术的另外一个好处是可以提供卓越的噪声抑制。因为高压逆变器的开关速度很快，因此噪声很可能被引入测量路径。然而在高压隔离模块中，卓越的噪声抑制性能可以带来良好的共模抑制比(CMMR)，而且对IGBT等逆变器和设备来说常见的浮动电压开关波形可以被精确捕获，见图2。

图2：使用DL850 ScopeCorder模块测量的逆变器信号脉冲波形。左侧是采样率为100MS/s的测量结果，右边是使用较老的10MS/s单元得到的测量结果。

机械/物理参数值

发动机试验台是一种用于开发、表征、测试发动机和仿真传动系的器具。一个复杂的发动机测试台包含多种传感器(或变换器)、数据采集功能和致动器，可用来控制发动机状态。DL850 DscopeCorder有一个模块化结构和众多的输入模块来监视机械性能与电气信号。变换器将来自发动机的信号转换为输入模块可以理解的形式——一般是电压信号。例如，单位为每分钟转数的发动机速度用转速计进行测量。这将产生一个电压输出或一个脉冲输出信号，然后将这个信号发送到ScopeCorder进行脉冲输出处理，并在显示器后显示实际的加速度图形——甚至扩展绘制出机械/电气相位差，见图3。

图3：用于计算旋转角趋势的旋转编码器信号。

通过使用温度模块可以使用热电偶(通常是K型器件)。这些热电偶价廉物美，具有足够精度完成任务。每个输入模块最多可以有16个热电偶连接仪器。为了监视传动系部件的振动，可以使用带压电传感器的加速度模块。

汽车串行总线

汽车内的CAN或LIN网络连接着ECU(电子控制单元)，网络上传送的是温度、车轮转速、加速度和压力等众多参数和控制信号。汽车串行总线和ECU单元一起组成了传动系管理系统。这意味着在开发过程中，不仅能测量来自模拟传感器的电气与机械信号，还能测量在汽车串行总线上传输的这些物理参数，它们也被称为电气与模拟传感器输出参数。DL850V汽车版仪器能够解码这些CAN和LIN总线消息，并在屏幕上同时显示出模拟值以及电气或机械信号。图4给出了这样一个例子。这个功能可以用来直接映射汽车串行总线上传送的数据与电气和机械值之间的关系，从而实时观察系统的行为。DL850V支持CAN-dbc文件(由矢量小组开发)和LIN网络定义文件，从而允许用户方便地选择感兴趣的CAN和LIN消息。

图4：DL850汽车版仪器能够解码这些CAN和LIN总线消息，并在屏幕上同时显示出模拟值以及电气或机械信号。

本文小结

DL850V ScopeCorder提供了现代数字示波器的所有测量与分析工具，包括光标、波形参数计算、数学和DSP通道以及快速傅里叶变换。它还能作为多通道数据采集单元/记录仪，在单台设备中整合电气、机械和汽车串行总线测量功能。在大多数情况下，用户能够立即分析数据并取得结果，无需离线的后处理步骤。

Kelvin is Product Marketing Manager of the ScopeCorders and high speed data acquisition systems at Yokogawa Europe T&M – www.yokogawa.com – He can be reached at Kelvin.Hagebeuk@nl.yokogawa.com

Kelvin是横河欧洲测试与测量公司(www.yokogawa.com)负责ScopeCorder和高速数据采集系统的产品营销经理。可以通过电子邮件：Kelvin.Hagebeuk@nl.yokogawa.com与他取得联系。