一种永磁同步电机湿热绝缘失效评估方法及装置与流程

本发明创造涉及电机测试领域，具体涉及一种永磁同步电机湿热绝缘失效评估方法及装置。

背景技术：

1、在电动汽车的实际使用场景中，驱动电机系统所处的温湿度环境往往存在较大的不确定性和变化性，长期运行环境恶劣、温度、湿度和机械应力等综合环境因素会加速电机绝缘系统的劣化，尤其在高温高湿环境下，电机系统的高压绝缘性能是影响电机长期稳定运行的关键因素之一。因此，对湿热环境下永磁同步电机的绝缘性能分析和寿命预测等方面进行设定和评估，具有重要的实际应用价值。

2、在绝缘检测方面，常用的方法包括绝缘电阻测试、局部放电测试、耐压测试和化学分析法。根据国家标准gb/t 18488.2-2015，绝缘电阻测试主要针对定子绕组与机壳、定子绕组与温度传感器以及驱动电机控制器进行实际冷状态或热状态测试。在电动汽车绝缘检测方法研究中，外接电阻切换法和电桥平衡法已被证明具备简单原理、易于实施和较高精度的特点。

3、然而，在考虑永磁同步电机在循环工况中的长期运行过程中，由于湿热条件的影响，尤其是绝缘电阻在运行过程中的不稳定性，亟需进一步探索动态监测方法，定量评估循环工况中电机绝缘劣化规律和运行状态，从而得出关于绝缘电阻的寿命评估数据与测试标准曲线。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明创造旨在提出一种永磁同步电机湿热绝缘失效评估方法及装置，以对湿热环境下永磁同步电机的绝缘性能和寿命进行评估。

2、为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

3、一种永磁同步电机湿热绝缘失效评估方法，包括以下步骤：

4、设定绝缘电阻测试工况；所述测试工况包括高温高湿环境的温度和湿度的变化量，以及电机的运行状态；

5、将电机置于高温高湿环境中，按照所述测试工况进行循环测试，获得电机在时间尺度下的绝缘电阻曲线；

6、由所述绝缘电阻曲线计算电机绝缘材料的质量损失比；

7、根据所述绝缘电阻曲线和所述质量损失比，获得电机绝缘寿命劣化评估标准曲线。

8、进一步的，电机的运行状态为间歇运行。

9、进一步的，测试电机的数量为多台；所述绝缘电阻曲线由多台相同电机的绝缘电阻值进行平均化处理后所得；

10、对所述绝缘电阻曲线进行外延化处理，获得电机在更长时间范围内的绝缘电阻变化趋势。

11、进一步的，所述质量损失比的计算方法为：采用时间函数拟合方法对所述绝缘电阻曲线进行拟合，建立电阻参数关于时间的函数，如公式（5）所示：

12、<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>i</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mo>(</mo><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mo>)</mo></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mfrac><mrow><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mrow><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mrow /><mn>0</mn></msub></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>−</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mo>(</mo><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mo>)</mo></mstyle></mrow><mo>]</mo></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle></mrow><mrow><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mrow /><mi>ext</mi></msub></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mstyle></mrow></mfrac></mstyle></mstyle>（5）

13、其中，il(t)表示时间t下的质量损失比，r(t)表示时间t下的绝缘电阻值，r0表示初始绝缘电阻值，rext为外延化处理后的绝缘电阻值。

14、进一步的，所述电机绝缘寿命劣化评估标准曲线的计算方法为：根据所述绝缘电阻曲线和所述质量损失比设定所述电机绝缘寿命劣化评估标准曲线的函数形式，如公式（6）所示：

15、<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>y</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mo>(</mo><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mo>)</mo></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mrow><mi>x</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msup><mrow /><mi>t</mi></msup></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>⋅</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>b</mi></mstyle></mstyle>（6）

16、其中，y(t)表示时间t下的电机绝缘寿命劣化评估标准曲线，a和b均为标准曲线特征参数，x(t)为特征向量矩阵。

17、进一步的，根据电机绝缘电阻变化趋势，设定所述电机绝缘寿命劣化评估标准曲线为分段函数形式，如公式（7）所示：

18、（7）

19、式中，r1为变化拐点电阻平均值，t1为拐点时间，a和b均为标准曲线特征参数。

20、一种电子设备，包括处理器以及与处理器通信连接，且用于存储所述处理器可执行指令的存储器，所述处理器用于执行上述永磁同步电机湿热绝缘失效评估方法。

21、一种服务器，包括至少一个处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述永磁同步电机湿热绝缘失效评估方法。

22、一种计算机可读取存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述永磁同步电机湿热绝缘失效评估方法。

23、一种永磁同步电机绝缘电阻测试装置，用于实现上述评估方法，所述测试装置包括：

24、至少一组永磁同步电机和电机控制器，每组所述永磁同步电机和电机控制器均与直流电源相连接；各所述电机控制器能够通过信号通讯器件与实时监控与控制上位机平台实时通讯；所述直流电源能够与所述实时监控与控制上位机平台实时通讯；

25、恒定温湿环境箱，用于为所述永磁同步电机和电机控制器提供恒定的湿热环境；所述恒定温湿环境箱能够与所述实时监控与控制上位机平台实时通讯；

26、绝缘电阻测试装置，包括测试硬件和测试控制器，用于测量所述永磁同步电机的绝缘电阻值；所述绝缘电阻测试装置能够与所述实时监控与控制上位机平台实时通讯；

27、所述实时监控与控制上位机平台能够与所述永磁同步电机、电机控制器、直流电源、恒定温湿环境箱、绝缘电阻测试装置进行指令通讯和信号采集。

28、相对于现有技术，本发明创造所述的永磁同步电机湿热绝缘失效评估方法及装置具有以下优势：

29、（1）本发明创造所述的永磁同步电机湿热绝缘失效评估方法及装置，可通过基于高湿热交变循环工况的绝缘电阻采集，为电机绝缘结构的可靠性设计提供理论与实践依据，对电机设计有益。

30、（2）本发明创造所述的永磁同步电机湿热绝缘失效评估方法及装置，通过测试数据所提取的电机绝缘寿命劣化评估标准曲线，可为国家标准、行业标准提供技术与数据参考，对电机测试规范有益。