一种用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源及方法

本发明涉及电机检测领域，特别涉及一种用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源及方法。

背景技术：

1、与传统交流电机相比，变频电机具有节能、易调速、易启动等优势，因此电动汽车普遍采用变频电机作为驱动电机，但与此同时变频电机工作在高频、快速变化的脉冲电压下，绝缘将承受更加严酷的电、热应力环境，会加速电机绝缘老化，造成电机绝缘在运行过程中绝缘过早失效。

2、随着第三代宽禁带功率器件的使用，可以明显提升变频电机的效率和能量密度，但是同时给本已严峻的变频电机绝缘系统带来了新问题，主要体现在：传统igbt开关频率将由最高20khz提高至200khz，重复脉冲上升时间必然降至100ns以下；在高频脉冲电压的上升沿、下降沿处，电缆与电机端部阻抗不匹配会在电机端部形成严重的过电压。并且，高频变化的脉冲电压更易加强绝缘系统中局部电场的强度，引发局部放电，加速电机绝缘电老化。

3、目前对于变频电机局部放电检测多用人工检测，且脉冲电源体积大、参数调整不灵活，导致测试结果不准确、测试效率低，且对于电动汽车变频电机相间绝缘的检测，大多数采用的是单极性测试，即一相接测试电压，机壳以及其余两相接地，这种接法会导致主绝缘承受极高的电压，故在相间绝缘放电之前，主绝缘先放电，导致不能准确测试出相间绝缘局部放电起始电压，严重阻碍了电动汽车变频电机绝缘的发展。

4、因此，需要提供一种用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源及方法，用于提高变频电机局部放电检测准确度。

技术实现思路

1、本说明书实施例之一提供一种用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源，包括：高压脉冲电源模块，用于将高压直流电源转换为第一路脉冲电源和第二路脉冲电源，其中，所述第一脉冲电源的电压幅值与所述第二路脉冲电源的电压幅值相同，所述第一路脉冲电源的极性和所述第二路脉冲电源的极性相反，其中，所述第一路脉冲电源和所述第二路脉冲电源与待检测变频电机电性连接，所述第一路脉冲电源和所述第二路脉冲电源用于对所述待检测变频电机进行放电检测；局部放电检测模块，用于在所述第一路脉冲电源和所述第二路脉冲电源对所述待检测变频电机进行放电检测的过程中，采集空间电磁信号；控制模块，用于获取脉冲波形参数，并基于所述脉冲波形参数控制所述高压脉冲电源模块生成所述脉冲参数对应的第一路脉冲电源和第二路脉冲电源，还用于基于所述空间电磁信号生成所述待检测变频电机对应的放电检测结果。

2、在一些实施例中，所述高压脉冲电源模块包括依次电性连接的高压输入端、一阶rc电路、第一固态高压直流开关及第二固态高压直流开关；所述第一固态高压直流开关用于基于所述控制模块根据所述脉冲波形参数生成的第一触发信号，对所述高压直流电源进行斩波，生成所述第一路脉冲电源；所述第二固态高压直流开关用于基于所述控制模块根据所述脉冲波形参数生成的第二触发信号，对所述高压直流电源进行斩波，生成所述第二路脉冲电源。

3、在一些实施例中，所述局部放电检测模块包括特高频天线、示波器及高通滤波器，其中，所述特高频天线通过所述高频滤波器接入所述示波器，所述控制模块与所述示波器通信。

4、在一些实施例中，所述脉冲波形参数至少包括脉冲电源幅值、频率及占空比。

5、在一些实施例中，所述待检测变频电机的机壳接地，所述待检测变频电机的第一相与所述第一路脉冲电源电性连接，所述待检测变频电机的第一相和第二相均与所述第二路脉冲电源电性连接。

6、在一些实施例中，所述高压输入端与所述一阶rc电路之间串联有高压继电器；所述控制模块还用于在所述高压直流电源发生短路时，控制所述高压继电器切断所述高压输入端与所述一阶rc电路之间的连接。

7、在一些实施例中，所述高压输入端包括高压直流电源连接口和高压储能电容。

8、本说明书实施例之一提供一种用于变频电机局部放电自动检测的方法，基于上述的脉冲电源对待检测变频电机进行放电测试，包括以下步骤：获取脉冲波形参数；将所述待检测变频电机的机壳接地，所述待检测变频电机的第一相与所述第一路脉冲电源电性连接，所述待检测变频电机的第一相和第二相均与所述第二路脉冲电源电性连接；基于所述脉冲波形参数生成所述脉冲参数对应的第一路脉冲电源和第二路脉冲电源，对所述待检测变频电机进行放电检测；在所述第一路脉冲电源和所述第二路脉冲电源对所述待检测变频电机进行放电检测的过程中，采集空间电磁信号；基于所述空间电磁信号生成所述待检测变频电机对应的放电检测结果。

9、在一些实施例中，所述基于所述空间电磁信号生成所述待检测变频电机对应的放电检测结果，包括：通过空间电磁信号对应的标准差判断是否发生放电；当判断发生发电时，结束放电测试，并生成所述待检测变频电机对应的放电检测结果。

10、在一些实施例中，基于以下公式计算所述空间电磁信号对应的标准差：

11、

12、其中，σ(tj)为n个空间电磁信号在j点的标准差，n为空间电磁信号的总数；x(ti,j)为第i个空间电磁信号在j点的值；为n个空间电磁信号在j点的均值。

13、相比于现有技术，本说明书提供的一种用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源及方法至少具备以下有益效果：

14、1、输出波形稳定可调，上升时间为纳秒级，用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源基于双推挽高压固态开关全桥结构，结构稳定可靠，输出波形平稳，且上升时间为纳秒级；

15、2、体积小、集成度高，用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源将高压脉冲电源模块、局部放电检测模块等集成在一个设备，集成度较高，且体积小，具有便携性；

16、3、用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源采用人机交互界面，可以任意配置输出波形，包括输出脉冲的幅值、频率和占空比等参数，操作简单，且可以实时显示脉冲电源的运行状态；

17、4、检测速度快且结果精准，采用特高频天线灵敏度高，信号采用光纤传输，能够及时检测到局部放电，通过控制模块自动识别局部放电，可以精确判断局部放电；

18、5、安全性能好，用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源具有短路保护和在线状态检测，可以实时检测运行状态，如出现异常情况会自动切断高压直流电源；

19、6、通用性高，用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源不仅可以用于新能源汽车变频电机绝缘局部放电自动检测，还可以用于生物领域中的脉冲消融，具有较高的通用性；

20、7、用于变频电机局部放电自动检测的方法有效避免了测试相间绝缘pdiv时，主绝缘放电。

技术特征：

1.一种用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源，其特征在于，所述高压脉冲电源模块包括依次电性连接的高压输入端、一阶rc电路、第一固态高压直流开关及第二固态高压直流开关；

3.根据权利要求1所述的一种用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源，其特征在于，所述局部放电检测模块包括特高频天线、示波器及高通滤波器，其中，所述特高频天线通过所述高频滤波器接入所述示波器，所述控制模块与所述示波器通信。

4.根据权利要求1所述的一种用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源，其特征在于，所述脉冲波形参数至少包括脉冲电源幅值、频率及占空比。

5.根据权利要求1所述的一种用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源，其特征在于，所述待检测变频电机的机壳接地，所述待检测变频电机的第一相与所述第一路脉冲电源电性连接，所述待检测变频电机的第一相和第二相均与所述第二路脉冲电源电性连接。

6.根据权利要求2所述的一种用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源，其特征在于，所述高压输入端与所述一阶rc电路之间串联有高压继电器；

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源，其特征在于，所述高压输入端包括高压直流电源连接口和高压储能电容。

8.一种用于变频电机局部放电自动检测的方法，其特征在于，基于权利要求1-7中任意一项所述脉冲电源对待检测变频电机进行放电测试，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种用于变频电机局部放电自动检测的方法，其特征在于，所述基于所述空间电磁信号生成所述待检测变频电机对应的放电检测结果，包括：

10.根据权利要求9所述的一种用于变频电机局部放电自动检测的方法，其特征在于，基于以下公式计算所述空间电磁信号对应的标准差：

技术总结
本发明提供一种用于变频电机局部放电自动检测的脉冲电源及方法，涉及电机检测领域，其中，所述脉冲电源包括高压脉冲电源模块，用于将高压直流电源转换为第一路脉冲电源和第二路脉冲电源，其中，第一脉冲电源的电压幅值与第二路脉冲电源的电压幅值相同，第一路脉冲电源的极性和第二路脉冲电源的极性相反；局部放电检测模块，用于在第一路脉冲电源和第二路脉冲电源对待检测变频电机进行放电检测的过程中，采集空间电磁信号；控制模块，用于获取脉冲波形参数，并控制高压脉冲电源模块生成脉冲参数对应的第一路脉冲电源和第二路脉冲电源，还用于基于空间电磁信号生成待检测变频电机对应的放电检测结果，具有提高变频电机局部放电检测准确度的优点。

技术研发人员：王鹏,彭增,赵文焕,于超凡,马世金,师洋,黄文冬
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15