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

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

2、因此對(duì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的絕緣和運(yùn)行過程的絕緣壽命監(jiān)測(cè)提出了更高的要求。
　　國(guó)內(nèi)外對(duì)變頻電機(jī)絕緣技術(shù)的研究成果也有一定的積累,特別是對(duì)絕緣老化機(jī)理認(rèn)識(shí)和絕緣壽命模型的研究,但大多以大型機(jī)車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)絕緣為研究對(duì)象,針對(duì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的絕緣剩余壽命模型與絕緣剩余壽命在線檢測(cè)的研究還較少。為了對(duì)電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)絕緣剩余壽命進(jìn)行研究,本文在結(jié)合國(guó)內(nèi)外針對(duì)電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)絕緣研究的基礎(chǔ)上,以電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)為對(duì)象,開展了相關(guān)方面的研

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

4、絕緣試樣老化實(shí)驗(yàn)裝置,在實(shí)驗(yàn)裝置上模擬電機(jī)的電應(yīng)力環(huán)境對(duì)試樣進(jìn)行全剩余壽命實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(jí)方波脈沖模塊提供同步的控制信號(hào),多級(jí)高頻方波脈沖經(jīng)過級(jí)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)重要指標(biāo)。論文根據(jù)理論推導(dǎo)設(shè)計(jì)了一種用于雙極性方波脈沖電壓絕緣壽命實(shí)驗(yàn)的漏電流檢測(cè)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(duì)絕緣漏電流測(cè)量信號(hào),反映當(dāng)前試樣絕緣電阻的狀況;實(shí)驗(yàn)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(gè)階段,且在絕緣壽命后