668.9022021/IEC618

3.2.54 PL.on.T 功率晶体管的通态损耗， 3.2.55 PiSR 电机的定子绕组和转子绕组的损耗。 3.2.56 PL.SW.D 功率二极管的开关损耗。 3.2.57 PLSw.T 功率晶体管的开关损耗。 3.2.58 P.M 电机的额定功率。 注：在IEC60034（所有部分）相对于电机而言，电机的额定功率为P~。 3.2.59 PL.sty 电气传动系统（PDS）的待机损耗。 注：电气传动系统（PDS)通电，但是不向负载提供电流时产生待机损耗。它通常比运行期间的损耗低两到三个数量 级。它在整体损耗上的影响很大程度上取决于扩展产品的工作制。除此之外，它们还取决于扩展产品在唤醒 时间和通信方面的要求。 3.2.60 P 电机的相对输出损耗。 3.2.61 Q 水泵流量。 3.2.62 QBEP 最高效率点的水泵流量。 3.2.63 Qcoler 热量计的冷却介质体积流量。 3.2.64 QsI 插值误差（稳定性指标）。 3.2.65 HL 当电机由成套传动模块（CDM)供电运行时产生的附加的谐波损耗，与电机正弦波供电时产生损耗 的比值。 3.2.66 Srq 设备的额定视在功率。 10

设备的额定视在功率。 10

3.2.67 S r.RCDM 参考成套传动模块（RCDM)的额定视在功率。 3.2.68 T 电机力矩。 3.2.69 t 设备工作时间。 3.2.70 T; 在工作点i的力矩单位为牛米（N·m）。 3.2.71 U1.r.o 成套传动模块（CDM)的额定输出线电压基波值 注：除非另有说明，对于参考成套传动模块（RCDM)给水标准规范范本，此值假定为400V。 3.2.72 UDc 成套传动模块（CDM）的直流环节电压。 3.2.73 UD.r 成套传动模块（CDM)输出额定电流时，功率二极管的通态电压。 3.2.74 UD.r.rectifier 成套传动模块（CDM)输入额定电流时，整流二极管的通态电压。 3.2.75 UD.th 功率二极管的阈值电压。 3.2.76 UD.th.rectifer 整流二极管的阈值电压。 3.2.77 UmL1 电源系统的L1相的相电压。 3.2.78 UT.r 成套传动模块（CDM)输出额定电流时，功率晶体管的通态电压。 3.2.79 UT.h 功率晶体管的阈值电压。 3.2.80 W. 扩展产品在工作时间的电能需求

3.2.81 2 由输入的电流和电压决定的设备输人功率因数：入=Pequ/Srequ 3.2.82 APL.CDM 成套传动模块（CDM)损耗测定方法的不确定度（以%表示）。 3.2.83 APL.CDM 成套传动模块（CDM)损耗测定方法的不确定度[单位为瓦（W)]。 3.2.84 APL.PDS 电气传动系统（PDS)损耗测定方法的不确定度（以%表示）。 3.2.85 APL.PDS 电气传动系统（PDS)损耗测定方法的不确定度［单位为瓦（W)]。 3.2.86 in 发热测量法中，输人的冷却介质（空气、液体）的温度。 3.2.87 inside 两个发热测量腔室之间的冷却空气温度。 3.2.88 t 在发热测量法中，输出的冷却介质（空气、液体）的温度， 3.2.89 成套传动模块（CDM)输入基波电压与输入基波电流之间的相角差， 3.2.90 d 成套传动模块（CDM)输出基波电压与输出基波电流之间的相角差。 3.2.91 d， 电机在额定力矩和额定速度条件下，成套传动模块（CDM)输出基波电压与输出基波 角差。

4参考电气传动系统（RPDS）参考成套传动模块（RCDM）和参考电机（RM）

参考电气传动系统（RPDS）参考成套传动模块（RCDM）和参考电机（RM）

对于给定的应用场合，为确定效率最高的扩展产品，需要直接比较各种传动拓扑和/或控制策略。 可使用GB/T12668.901一2021中介绍的扩展产品法，实现上述比较。 为了使用这种方法，提出了“参考电气传动系统（RPDS)”的概念。标准化的参考电气传动系统 RPDS)由参考成套传动模块（RCDM)和参考电机（RM)组成，用于比较所设计的扩展产品的能耗相对 1

4.7电气传动系统（PDS）的IES等级

电气传动系统（PDS）的IES等级应在IESO～IES2范围内， 在本部分中，IES等级限于IESO、IES1和IES2。IES3级～IES9级的限值可能在本部分的后续版 本中给出。 电气传动系统（PDS)的相对损耗应通过计算或测量确定。计算应通过变流器供电的电机、变流器 和辅件的绝对损耗算术求和完成。 参考电气传动系统（RPDS)（见图4)）应被视为IES1

4.8IE等级与IES等级的一致性

应知道，确定电气传动系统（PDS)的IES等级不能通过每个部件L如变流器供电的电机、电网运行 电机或成套传动模块（CDM）等的IE等级相加实现。 电气传动系统（PDS)的IES分级只能在详细了解所有部件损耗的情况下，通过4.9中给出的步骤 确定。 在事先不了解扩展产品（EP）的情况下，部件的分级需要各自的IE等级。 般来说.IE等级越高 损耗越低

图9IE等级与IES等级的度量关系

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表1在不同工作点的最小试验负载电流

表2不同工作点的表 间的试验负载位移因数

对于不同力矩值来说，表1中的试验负载电流和表2中的试验负载位移因数取决于额定功率。为 了限制所需的数据量，电机按功率等级进行分组。由此导致的成套传动模块（CDM)损耗不确定度足够 小，因而可进行简化。表1和表2中的试验负载数据对于任意的成套传动模块（CDM)相对输出频率都 适用。表1和表2中没有定义的其他工作点的力矩产生电流，可通过这些值的线性内插和外推得到。 成套传动模块（CDM)的数学模型应以其额定输出电流计算。如果没有给出成套传动模块（CDM) 的额定输出电流，而只给出额定有功功率P.M M，则成套传动模块（CDM）的额定输出电流应利用表2的

套传动模块（CDM)的额定输出视在功率应根据式

为了利用表1和表2中的输入变量计算成套传动模块（CDM)的损耗，应使用下面给出的式（5）~ 式（16）。为了计算实际成套传动模块（CDM）的损耗，应使用该成套传动模块（CDM)的参数值。 表18给出了用于确定IE等级的参考成套传动模块（RCDM)的计算结果，表A.1给出图6中定义 的参考成套传动模块（RCDM)8个工作点的计算结果。参考成套传动模块（RCDM)是基于400V的电 源电压。

而附录B描述了电气传动系统（PDS)中从电网到负载的全部子模块，5.2先讨论电气传动系统 (PDS)中损耗最大的子模块，随后讨论对整体电气传动系统(PDS)损耗影响轻微的那部分。

5.2.2输出逆变器的损耗

2.2输出逆变器的损耗

5.2.2.1一般要求

成套传动模块（CDM)的大部分损耗是由成套传动模块（CDM)的输出逆变器部分产生。该损耗可 用在文献中已经确认的式（5）～式（9）描述。这些计算式假设，成套传动模块（CDM)的输出电流是正弦 的，PWM脉冲基于正弦的基波电流波形随机分布。随机分布是在当PWM频率至少为电机电流基波 顿率的20倍，且采用了标准空间矢量调制算法时获得的。不考虑由成套传动模块（CDM)的过调制减 少的损耗。根据这些假设计算出参考成套传动模块（RCDM)的损耗。对于一个实际的成套传动模块 CDM)的损耗计算，功率半导体的参数值或者根据成套传动模块（CDM)在实际运行工作温度确定，或 者按数据表中规定的最高工作温度确定。如果使用多电平输出逆变器的损耗参见C.2。 对于实际的成套传动模块（CDV） 功率半导体和其他元件的参数值可参考典型值。此外，在5.2 中提出的模型可用于通过计算确定成套传动模块（CDM的损耗。允许制造商使用不同的计算模型或

5.2.2.2晶体管的通态损耗

晶体管通态损耗应根据式（5)计算：

8 Ir.ou 3元

表3给出了式（5)中参考成套传动模块（RCDM)的参数。

表3式(5)中的参考参数值

表4给出了式(5)中的变

表4式(5)中的变量

5.2.2.3续流二极管的通态损耗

二极管通态损耗应根据式（6)计算

5给出式（6）的参考成套传动模块（RCDM)参数

表5式（6）的参考参数值

式（6)的变量等同于式(5)的变量。

式（6)的变量等同于式(5)的变量。

5.2.2.4晶体管的开关损料

(7) 参考成套传动模块（RCDM)参数

表6给出了式（7)中的参考成套传动模块（RCDM)参数

表6式(7)中的参考参数值

式（7)中的变量也是逆变器输出电流Iout。开关损耗不依赖于电机速度。 在成套传动模块（CDM)的所有运行时间内，如果逆变器输出频率都等于0Hz，则式（7)将不再适 用。然而，可假定的是，对于几乎所有的应用场合来说，都会发现不同于0Hz的小的输出频率，例如 0.05Hz，因此式（7）应适用于所有的应用场合

5.2.2.5续流二极管开关损耗

二极管开关损耗应以相同方法，根据式（8)计算： 22

二极管开关损耗应以相同方法，根据式（8)计算：

7给出式（8)中参考成套传动模块（RCDM)的参数

表7式(8)中的参考参数值

5.2.2.6输出逆变器的总损耗

式（5)～式（8)中计算的损耗定义了在单个功率半导体中产生的损耗。三相成套传动模块（CD 出逆变器的损耗应按带六个晶体管和六个二极管根据式（9)计算： P.inerer =6 X (P.n.T +P.on.D + P.w.T + P.w.D)..............(

5.2.3输入变流器的损耗

5.2.3.1有源馈电变流器（AIC)

损耗的计算方法应与输出逆变器部分相同。 在这种情况下，有源馈电变流器（AIC)的输出电流是成套传动模块（CDM)的输人电流。如果输人变流 器是其他馈电变流器参见C.3。 有源馈电变流器（AIC)的交流侧基波频率与供电电网频率相同。这限制了调制系数m可能的取 直，m的值接近1。基波输入电流和基波输人电压之间的位移因数cosp，在成套传动模块（CDM)电动 运行模式下接近1，在再生运行模式下接近一1。因此，使用了有源馈电变流器（AIC)的成套传动模块 (CDM)的输人电流低于其输出电流，相当于IoutXmXcosp。 假设参考成套传动模块（CDM)不包含有源债电变流器（AIC)，只包含二极管整流器

5.2.3.2二极管整流器

成套传动模块（CDM)输入电流的基波分量与成套传动模块（CDM)输出有功功率成比例，由逆变 器输出电流、输出相位角和调制比的乘积计算得到。同时，成套传动模块（CDM)的输入电流方均根值 与因子1/>成正比。入因子，在式（B.2)中定义为成套传动模块（CDM)输人有功功率与其输入视在功率 之比，正比于成套传动模块（CDM)的输人电流的位移因数，且随着成套传动模块（CDM)的输入电流波 形的谐波含量提高而降低。B.4.2给出对应不同的整流器拓扑入标准值。 最后，根据式（10）计算整流器损耗：

出了式（10O)中参考成套传动模块（RCDM)的参数

式（10）中的参考参数值

表9式（10)中的变量

5.2.4输入电抗器的损

输入电抗器有时被用减少谐波。电抗器的电感量随着变流器输人功率的增加而减小。通常，该输 入电抗器的阻抗被选为逆变器额定阻抗UmL1/Ieu乘以一个系数k1choke。假定输人电抗器电压的电阻分 量为输入电抗器的整体电压降乘以某一系数k2chboke，输人电抗器的损耗应根据式（11)计算：

式（11)中对应参考成套传动模块（RCDM)的参

式（11)中的参考参数值

直流电抗器的损耗可采用与交流电抗器的损耗相同的方法计算。 低频输人谐波滤波器的损耗以同样的方式计算，因为这些损耗的主要部分是由电抗器产生，而且 电容器的损耗可忽略不计

5.2.5直流环节的损耗

产生。在一阶近似中，直流环节电容量正比于逆变器额定功率。因此，并联在电容器上与负载无关的电 组损耗也正比于逆变器额定输出电流。此外，损耗也正比于直流环节电压的平方。电容器等效串联电 阻的损耗取决于整流器输出电流交流分量的平方。逆变器的高频电流造成的损耗小到可忽略不计。直 流环节的损耗最终应计算如下

表11给出式(12)中对应参考成套传动模块（RCDM)的参数。

表11式（12)中的参考参数值

5.2.6载流导体的损耗

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例如在成套传动模块（CDM)的载流导体中产生电阻损耗。在数学模型中，这些损耗取决于成套传 动模块（CDM)输出电流的幅值和载流导体的欧姆电阻。这个欧姆电阻随着成套传动模块（CDM)额定 输出电流的增加而线性减小，因为高功率的成套传动模块（CDM)使用直径更大的载流导体。因此，在 组性导体上的电压降与成套传动模块（CDM)的额定电流无关。

表12给出了式（13)中对应参考成套传动模块（RCDM)的参数

表12式(13)中的参考参数值

5.2.7控制损耗和待机损耗

B.10解释了与负载无关的损耗。为了进行对比，这些损耗应在没有外部元件，如位置传感器、通信 电子模块和电机制动器连接的情况下评估。对于参考成套传动模块（RCDM)，它们应假定为表13中 的值。

3式(15)中的参考参数

5.2.8冷却损耗因数

成套传动模块（CDM)使用冷却系统，将损耗排放到周围环境中。在许多情况下，例如使用风机散 热，风机是成套传动模块（CDM)的一部分。这种冷却部件导致附加的损耗。在数学模型中，这些附加 的冷却损耗与成套传动模块（CDM)在最大损耗的工作点的所有其他损耗成正比。

对于参考成套传动模块（RCDM），冷却损耗因数设置为20%（见表14）

表14式（14)的参考参数值

5.2.9其他的成套传动模块（CDM)损耗

当成套传动模块（CDM)其他部分的所有损耗明显低于之前描述的损耗时，在数学模型中可忽略 毛。

5.3. 1 一般要求

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三相异步电机广泛应用于工业场合。它们是标准产品，一般可直接接电网运行或通过成套传动模 块（CDM）实现调频调压运行。 为了确定电气传动系统（PDS)的损耗、效率和IES等级，用户需要电机损耗的信息。这些信息可从 以下方式获得： 电机制造商，或； 一附录A中给出的参考电机的损耗，或； 附录D给出的标准IE2电机的典型损耗 附录D给出的插值算法适用于在任何所需的工作点（负载和力矩)得到损耗和效率，例如，从厂商 所提供的七个参考点的损耗（参见表F.2）得到4.2提到的那些点的值

5.3.2成套传动模块（CDM)供电的三相异步电机的附加谐波损耗

PLhl. =rhl. X Pltsi

5.3.3参考电机（RM)的损耗

5.4参考电气传动系统（RPDS)

5.4.1参考电气传动系统的损耗

在特定速度（n）、力矩（T）下工作的电气传动系统（PDS)所产生的损耗将是电气传动系统（PDS 部件的损耗之和，见式（18）

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PL.CDM 根据5.2的方法得到的成套传动模块（CDM）损耗： PL.Mot 根据5.3的方法得到的电机损耗； PL.Aux一参考附录B的方法得到的辅件损耗。 参考电气传动系统（RPDS）被定义为包含单个参考电机（RM）加上单个参考成套传动模块 (RCDM），参考电气传动系统（RPDS）不包括辅件。 根据功率等级选择参考电气传动系统（RPDS)中匹配的参考电机（RM)和参考成套传动模块（RC DM)，见附录A。 通常根据式（18)计算损耗。然而土方机械标准规范范本，参考电气传动系统（RPDS)在100%速度和100%力矩时的损耗， 是根据式（19)确定，使用参考成套传动模块（RCDM)在90%频率和100%电流的工作点，以及电机在 100%速度和100%力矩时的工作点确定。 使用参考成套传动模块（RCDM)在9O%频率时的工作点是为了避免参考成套传动模块（RCDM 在频率为100O%时出现过调制。过调制会降低成套传动模块（CDM)的损耗，但会增加电机的谐波损耗 因为这将导致电机的电压和电流的谐波含量增大 参考电气传动系统（RPDS)的损耗计算使用以下假设：参考成套传动模块（RCDM)在1OO%频率和 90%电压工作点的损耗与在90%频率和90%电压工作点的损耗相同。进一步假设，参考电机（RM)的 基本损耗增加一个修正系数kvD=1.11（根据10%的电压降，参见D.4）。这点与式（18)不同。

P L.PRDS(100.100) =PL,RCDM(90.100) +k vD X PL,RM(100,100) 表16给出式(19)的参考参数，

PL.PRDS(100,100) =PL,RCDM(90.100) + k vD X PL,RM(100,1 考参数。

表16式(19)中的参考

为了计算实际电气传动系统（PDS)的损耗，电气传动系统（PDS)的供应商有责任把组成电气传动 系统（PDS)的各个部件的损耗都考虑进来，例如电机、成套传动模块（CDM)和辅件（滤波器，电缆等）。 表17给出一个7.5kW/400V的参考电气传动系统［参考成套传动模块（RCDM)和参考电机 （RM）在图6定义的工作点的相对损耗，

表177.5kW/400V的RPDS的相对损耗

不同额定功率参考电气传动系统（RPDS)的相对损耗，如表A.3所示。 相对损耗的例子如图13所示煤矿标准规范范本，所有的相对值都与电气传动系统（PDS)的额定输出功率相