——“采样率到底设多高才够？”

——“扭矩数据突然跳变怎么办？”

——“实时功率计算延迟能不能做到1ms？”

上个月我们举办的CLTC工况下动态功率的测量方法网络研讨会直播现场，提问区异常火爆。我们把最容易踩坑的几个问题拎出来，请HBK技术大神逐一拆解。今天这份“课程笔记”直接公开，带你复盘那些现场没来得及抄下来的答案。

Q：传统测量方法和动态测量方法的差异

为了准确计算任何功率值，甚至只是准确的RMS值，我们需要识别周期，这在处理像电流电压这样的模拟量信号时可能很难做到。然而，eDrive先进的算法，它们可以被轻松检测并显示出来，实现动态功率得测量。

在所示的这个例子中，eDrive软件已经检测出了电流波形（红色）中的所有周期，并以视觉验证为目的，将检测到的周期显示出来（黑色方波）。

传统功率测量方法使用锁相环（PLL），在信号动态变化时会遇到很多问题，比如动态时周期变化导致的基于平均的结果计算错误。在我们的方法中，即使某个半周期存在微小误差，下一个周期也会存在同等误差（但符号相反），因此可以通过对多个周期取平均来获得更准确的结果。

Q：测试过程中的测试延迟，有什么解决方式么？-采样率不够或者说是功率分析仪的更新率不够，一般只有10ms更新一次数据。

采样率的选择是基于测量信号的基频，通常在计算功率使用的基频为交流电压或电流的基频。我们推荐的十倍关系指的是采样率至少为基频的10倍，考虑到PWM脉宽调制信号，通常频率在20kHz，所以1M-2M的采样率足够了，市面上大部分的功率分析仪都能够覆盖。然而，测试延迟有几种可能性：

1. 物理量的测量和电气量的测量不在同平台

这会造成扭矩/转速和电压电流没有在一个时间轴上计算。在查看对应工况时会有明显的功率效率和预期对不上甚至大于1的情况出现。

2. 数值反馈到上位机时出现延迟

通常我们通过以太网、CAN（2.0/FD）和EtherCAT通讯传输数据。为了避免此类问题发生延迟的问题，我们的计算值需要在设备（功率分析仪）上完成，而不是传递到电脑用CPU完成计算，举例我们的eDrive系统，如下图可以查看DSP芯片计算用的延迟为1ms。另外，以上提到的通讯方式也会造成延迟，目前快的方法是EtherCAT，eDrive不用考虑总线负荷可以保持在1ms的延迟。另外，CAN的传输搭配功分，HBK可以做到80ms以内的延迟，同样的竞品延迟在200ms或更高。

Q：如果遇到问题计算结果错误应该怎么办?

通常计算结果出现问题大家都不希望要重复试验，方便的解决方法是原始数据的回溯的功能。因为，上位机使用得到的电压电流、扭矩转速和功率效率均为计算后的记过，如果需要排查问题则需要计算前的原始数据，比如电压电流的正弦波形或者扭矩转速的脉冲信号。

另外，eDrive 软件会计算“CycleMaster”通道的频率，并生成一条新的频率曲线，称为 “Cycle_Check”。这条 Cycle_Check 曲线必须与转速 n 的波形完全一致。

二者之间只应存在以下差异：

• 幅值比例不同
  

• 极对数换算
  

• 异步电机时的滑差（ASM）

若出现错误周期或漏检周期，会在Cycle_Check上产生两种明显异常：

• 漏检周期 → Cycle_Check 幅值减半

• 多检周期 → Cycle_Check 幅值翻倍

这两种情况都会表现为 Cycle_Check 曲线相对于正常转速波形的向上或向下尖峰，一眼即可识别。这样就能知道出现错误的工况并调整周期检测设置。

Q：扭矩数据错误有什么建议吗?

数据错误检查的流程是传感器→接线（传感器到数采）→数采设置→计算问题。HBK的经验：

1. 检查接线是否被干扰，屏蔽是否和插头的地相连。

2. 是否在上位机和功分都使用了频率信号输出，因为频率信号比起模拟量信号不容易被干扰。

3. 扭矩计算时的阀门时（Measuring Time）有否选择正确。

Q：动态功率的实时性怎么样？

不需要担心实时性，所有的实时计算均基于HBK板卡的DSP芯片。HBK在符合实时性要求。能在1ms内完成周期检测并且基于周期完成计算。

Q：之前聊过高采样率数采系统的存储速率与存储大小的问题

这是储水和蓄水的问题。需要考虑两个方面。

1. 数据通过总线输出时的传输速度：

需要考虑功分输出网口的能力，HBK提供常规的千兆网口和选配的10Gb网口，可以符合大容量传输的要求。另外，连接功分和上位机电脑的网线需要至少六类网线以符合传输速度的要求。最后就是接收端的网口需要匹配传输速率。通常，4个电压和电流通道加1路扭矩和1路转速在2M采样率每个通道的设置下传输原始数据和计算后的数据要求100Mbits/s的传输速度。

2. 硬盘写入的速度：

硬盘写入的速度可以理解为蓄水的速度，我们推荐使用SSD储存。如果使用eDrive的自带SSD则传输速度的问题就不需要考虑了，因为直接设备上写入数据量。

Q：T40B搭配这套测试系统 500Nm量程的读数误差是多少？

HBK数采的数据表中明确写明了各频率段下不同输入类型数据的精度，这也是很少有厂家能做到的。扭矩传感器的频率输入需要考虑的是输出信号的频率，对于常规60kHz的T40B系列我们在每秒1000个扭矩结果时的精度是在万分级别的，如下图。