電動汽車驅(qū)動電機絕緣剩余壽命在線診斷關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、電動汽車用驅(qū)動電機使用電力進行驅(qū)動,驅(qū)動電機工作在PWM控制方式。相對于傳統(tǒng)汽車,電動車輛具有環(huán)境污染小、噪音低、能效高等優(yōu)點,隨著清潔能源發(fā)電和新能源發(fā)電等技術(shù)的進步,電力來源日趨豐富,電力生產(chǎn)對環(huán)境的影響日趨減小,電動車的優(yōu)勢更趨顯著。驅(qū)動電機是電動車的重要部件,絕緣失效是導(dǎo)致電機故障的最主要原因。電動車驅(qū)動電機工作可達750V的PWM控制方式,絕緣故障特別是對地(鐵芯)絕緣故障不僅影響車輛運行,且會直接威脅到乘員的健康和生命安全,

2、因此對電動汽車驅(qū)動電機的絕緣和運行過程的絕緣壽命監(jiān)測提出了更高的要求。
　　國內(nèi)外對變頻電機絕緣技術(shù)的研究成果也有一定的積累,特別是對絕緣老化機理認識和絕緣壽命模型的研究,但大多以大型機車用驅(qū)動電機絕緣為研究對象,針對電動汽車驅(qū)動電機的絕緣剩余壽命模型與絕緣剩余壽命在線檢測的研究還較少。為了對電動汽車的驅(qū)動電機絕緣剩余壽命進行研究,本文在結(jié)合國內(nèi)外針對電動汽車用驅(qū)動電機絕緣研究的基礎(chǔ)上,以電動汽車驅(qū)動電機為對象,開展了相關(guān)方面的研

3、究。
　　首先,結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,分析了現(xiàn)有的電機絕緣壽命模型與絕緣的在線檢測原理,根據(jù)電動汽車用驅(qū)動電機特性,分析了引起驅(qū)動電機絕緣故障的幾種主要老化因子;同時,本文根據(jù)建立的電機絕緣簡化模型給出了絕緣電阻的求解方程推導(dǎo),針對簡化模型給出實驗?zāi)Ｐ鸵约耙越^緣電阻為測量目標(biāo)的理論分析。
　　為了對上述實驗?zāi)Ｐ徒?jīng)行驗證,需要對試樣的絕緣壽命失效時間進行分析,以及需要獲得接近絕緣失效的試樣;論文設(shè)計了一套基于級聯(lián)式高頻方波脈沖的

4、絕緣試樣老化實驗裝置,在實驗裝置上模擬電機的電應(yīng)力環(huán)境對試樣進行全剩余壽命實驗。實驗裝置首先利用電力電子技術(shù)研制了一套電壓可調(diào)、具有高隔離度的0~500V直流開關(guān)電源一套高隔離度的輔助電源、高頻脈沖電壓和用于輸出脈沖參數(shù)控制的基于嵌入式的脈沖控制電路。0~500V的直流電源經(jīng)過高頻脈沖電路輸出頻率、占空比、電壓可調(diào)的雙極性方波脈沖電壓;基于STM32F103脈沖控制電路為每級方波脈沖模塊提供同步的控制信號,多級高頻方波脈沖經(jīng)過級聯(lián)獲得0

5、~4kV、f=1kHz~20kHz、上升沿與下降沿小于90ns、最大占空比50％的壽命老化實驗所需方波脈沖電壓。
　　試樣的絕緣電阻作為材料絕緣失效指標(biāo)的一項重要指標(biāo)。論文根據(jù)理論推導(dǎo)設(shè)計了一種用于雙極性方波脈沖電壓絕緣壽命實驗的漏電流檢測電路。利用該電路把回路電流中的等效電容過渡過程電流剔除,只對絕緣漏電流測量信號,反映當(dāng)前試樣絕緣電阻的狀況;實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)試樣絕緣電阻在老化過程中依據(jù)絕緣電阻變化速率可分為三個階段,且在絕緣壽命后