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      電動汽車高壓系統絕緣狀態在線監測方法

      作者:admin     發布日期: 2020-01-08     二維碼分享

      相對于車載低壓系統和車體絕緣,電動汽車的電驅動系統具有高電壓和大電流的動力電路。電驅動系統與工業電機系統相比工作環境較為惡劣,高壓系統的絕緣狀態也會受到環境因素的影響。

      例如,在電應力和熱應力的作用下高壓系統絕緣材料的性能會發生變化,從而導致電纜的絕緣強度下降;化學液體附著在絕緣材料表面而產生的氧化和分解等化學反應會改變材料的化學結構進而導致絕緣老化;汽車的振動造成電纜的磨損以及低溫環境下絕緣材料變硬變脆,會使絕緣材料物理結構發生改變,導致發生絕緣失效故障。絕緣失效不僅會對電氣系統的運行產生影響,更嚴重的是會發生人體觸電的危險。

      對于絕緣故障,目前的電動汽車主要采用的是被動式觸電防護措施,而對于絕緣狀態在線監測這類主動式防護措施尚處在研發及樣車實驗階段。目前已經有幾種適用于電驅動系統的絕緣在線檢測方法。

      例如:平衡電橋法是在正負母線上構建一個由等效電阻組成的電橋,當絕緣電阻發生不對稱時,電橋失去平衡進而產生絕緣警告。平衡電橋法電路設計簡單便于實現,但在線檢測功能上只能實現直流系統接地故障檢測,不能確定對地絕緣電阻的大小,在發生正負極母線絕緣電阻同時下降的情況時無法檢測。切換電橋法通過開關切換改變母線對地的絕緣電阻狀態,計算出正負母線對地的絕緣電阻值,而電阻阻值的選取對檢測結果的準確度影響較大,而且可能會出現母線對地絕緣電阻降低的風險。

      上述兩種在線檢測方法在電驅動系統運行過程中,受到高壓設備產生的電磁干擾會降低檢測精度,出現誤報絕緣故障的情況。

      為了提高絕緣在線監測的抗干擾能力,有學者通過隔離變壓器分別給正負母線與地之間注入700V直流高壓,并通過測量分壓電阻壓降,對比分壓比來計算正負母線對地絕緣電阻,同時也解決了電橋法在電源開路狀態下無法檢測絕緣電阻的問題。

      有學者考慮到直流注入信號發生電路對系統電路的干擾,采用切換橋式法和高壓信號注入法結合的方式,在開路時采用高壓信號注入法,電驅動系統工作時采用切換電橋法,雖然可以實現實時檢測,但仍然存在電磁干擾對測量的影響。

      還有利用信號發生器向直流母線中注入2~10Hz信號的低頻信號檢測法,向直流母線中注入幅值相等的變頻信號,通過建立各頻率的方程,得出精度較高的母線對地絕緣電阻,而獲得這樣的結果需要對檢測信號進行小波變換和信號提取等復雜的運算,對檢測系統的處理器性能要求較高。

      直流漏電流檢測法可以不向直流母線中注入任何信號,直流量的測量結果不受母線對地寄生電容的影響,實現了母線漏電流的隔離檢測。但是漏電流傳感器在電動汽車復雜的電磁環境下產生的溫漂和零漂問題,也會降低絕緣電阻的測量準確度,在應用中還需進一步改進。





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