消費者對新能源汽車的性能、續(xù)航里程和舒適性等方面的要求不斷提高，促使汽車制造商加大對高速電機(jī)等高性能零部件的研發(fā)和應(yīng)用力度，以滿足市場需求，提升產(chǎn)品競爭力。另外，隨著材料科學(xué)和制造工藝的不斷發(fā)展，例如碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等先進(jìn)器件的出現(xiàn)，亦為高速電機(jī)的性能提升和成本降低提供了有力支持。

在電機(jī)以及電機(jī)控制器的研發(fā)過程中，我們通常會使用功率分析儀同步測試母線輸入，控制器輸出，以及電機(jī)的機(jī)械效率，用于同步分析各個環(huán)節(jié)的效率以及損耗。

但隨著新能源汽車驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速越來越高，在追求更高的功率密度的同時，也會帶來一系列新的課題，例如：

1、 功率損耗實測數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)出現(xiàn)差異，無法確定測試數(shù)據(jù)的真實性，如果造成誤判，會影響后續(xù)的標(biāo)定和開發(fā)工作。

2、 效率和損耗數(shù)據(jù)波動大，為了控制誤差，需要采用數(shù)據(jù)平均化的功能，導(dǎo)致測試時間變長，引起電機(jī)過熱。

3、 數(shù)據(jù)重復(fù)性差，今天測試和明天測試，亦或是換了一個測試環(huán)境后，同樣的測試條件無法獲得相同的數(shù)據(jù)，無法基于數(shù)據(jù)進(jìn)行電機(jī)的改善。

造成以上原因的主要因素，就是電機(jī)控制器輸出端的功率成分比較復(fù)雜，主要由以下三個部分組成：

第一部分，是電機(jī)的驅(qū)動頻率。這個部分屬于低頻域，一般不會超過10Khz。

第二部分，是開關(guān)頻率，即載波頻率。載波和諧波構(gòu)成了10k-1Mhz頻率范圍的功率范圍。

第三部分，是器件的開關(guān)損耗。這一部分對有功功率的影響不大，但是容易對測試結(jié)果造成混疊。

如果想準(zhǔn)確的測試電機(jī)控制器的損耗，必須要兼顧準(zhǔn)確測試高頻和低頻的測試能力。但是目前常規(guī)的功率測試設(shè)備，主要針對電機(jī)驅(qū)動的基波和基波高次諧波進(jìn)行分析，缺乏對載波以及載波的高次諧波進(jìn)行分析的手段。

如果要評估高頻損耗，就需要能夠把功率按照頻率單獨分開的功率譜分析功能，通過功率譜分析，我們可以了解高頻域的功率特性，因此，可以測量開關(guān)頻率的二次諧波、三次諧波和四次諧波以及高頻域的功率特性。

模擬在轉(zhuǎn)為數(shù)字信號的過程中，會有硬件延時和通訊延時，功率分析儀一般以電壓作為同步源，內(nèi)部會針對電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)為做一定的修正。而電流探頭作為二次測的儀器，隨著頻率的范圍的上升，會帶來較大的相位延時。也就是說，在高頻部分，會因為電流探頭的角度延時特性，引起高頻功率成分測量計算的誤差。

常規(guī)的電流傳感器，標(biāo)稱的規(guī)格參數(shù)只有帶寬，這個通常意義代表的是隨著頻率上升，測試幅值衰減的帶寬范圍。經(jīng)測試會發(fā)現(xiàn)，一般的電流傳感器會在10khz頻率之后出現(xiàn)比較大的相位延時，并且因為沒有順滑的延遲特性，無法進(jìn)行相位角度的補(bǔ)償和修正，最終導(dǎo)致高頻功率的運算出現(xiàn)偏差。

HIOKI日置是一家同時擁有功率分析儀和電流傳感器的生產(chǎn)制造廠商。首先，HIOKI日置的電流傳感器可以在100kHz以內(nèi)保證相位精度，并且可以通過相位修正進(jìn)行1Mhz頻率范圍以內(nèi)0.1°的高精度測試。如剛剛所提到的，在實際工作狀態(tài)中，需要準(zhǔn)確測量基波以及載波，再加上對應(yīng)高次諧波的相位角，才能最終獲得真實準(zhǔn)確的有功功率。

其次，HIOKI日置的功率分析儀，擁有上方所提到的，能把功率按照頻率單獨分開的【功率譜分析】功能。并且在應(yīng)對碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等器材的測量時，其高采樣性能（采樣速率18-bit，15 MHz），及抗干擾性(CMRR) 110 dB/ 100 kHz，可準(zhǔn)確捕捉高速開關(guān)波形。兩者的強(qiáng)強(qiáng)組合，可以有效掌握高頻功率損耗，評估電機(jī)內(nèi)部高頻域內(nèi)的鐵損或銅損等損耗因素，賦能高效率、高輸出的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)研發(fā)，助力驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速的突破！