[发明专利]逆变器驱动电机的绝缘状态在线监测方法及其监测系统

说明书

本发明公开了一种逆变器驱动电机的绝缘状态在线监测方法及其监测系统，在逆变器驱动电机运行时实时测量其在高频特征频带f_c下的电流响应分量I_{a_△f}、I_{b_△f}和I_{c_△f}，将电流响应分量I_{a_△f}、I_{b_△f}和I_{c_△f}进行采样表征后得到电机电流实时特征值I_{ar_△f}、I_{br_△f}和I_{cr_△f}，将电机电流实时特征值I_{ar_△f}、I_{br_△f}和I_{cr_△f}与预先测定的电机电流初始特征值I_{a0_△f}、I_{b0_△f}和I_{c0_△f}比较，根据比较差值大小评估逆变器驱动电机的当前绝缘运行状态，其中，电机电流初始特征值I_{a0_△f}、I_{b0_△f}和I_{c0_△f}是逆变器驱动电机在绝缘正常运行状态下，预先测定得到的在高频特征频带f_c下的电机电流特征值。具有高灵敏度，且可持续地进行在线监测，同时本发明操作简便，安全性好，监测成本低，易于实施推广。

技术领域

本发明属于逆变器驱动电机领域，具体涉及了一种逆变器驱动电机的绝缘状态在线监测方法，本发明还涉及了该逆变器驱动电机的绝缘状态在线监测方法所采用的监测系统。

背景技术

采用脉宽调制技术的逆变器驱动电机具有节能、易启动、效率高和调速性好等优点，被人们广泛应用于新能源汽车、轨道交通、风力发电、变频调速、船舶推进等领域。由于逆变器工作时的高dv/dt重复电压冲击电应力以及高频电压和电流谐波产生的热损耗，逆变器驱动电机的绝缘状态相比于常规工频电机更容易发生劣化。绝缘状态劣化后可能在短时间内发展为严重的电机故障并造成灾难性后果，因此，及时、有效地监测电机绝缘运行状态对是否可以有效确保设备安全可靠运行是至关重要的。为监测电机绝缘状态，现有技术已开展过相关的研发工作：

《电机与控制应用》在2018年第45期的第102-105页，作者为“张生德、汪双灿、赵超”，公开发表了标题为“电机绝缘系统在高频冲击下局部放电试验研究”的文献，该文献采用电机绕组线圈的初始局部放电电压作为劣化特征监测绝缘状态。然而局部放电测试装备比较昂贵，难以在线实施。此外，局部放电现场只能在较强电场条件下激发，不适用于低压电机。

《IEEE Transactions on Industry Applications》在2013年第49期的第13582-1366页，作者为“Grubic S,Habetler T G,Restrepo J.”，公开发表了标题为“OnlineSurge Testing Applied to an Induction Machine With Emulated InsulationBreakdown”的文献，该文献通过附加电路在电机正常运行时叠加暂态冲击电压，对电机绝缘进行在线冲击测试。但较高的电压冲击具有一定的安全隐患，可能会破坏电机绝缘，而且该方法不适用于逆变器驱动电机。

公开号为CN102135593A的中国发明专利公开了一种大电机绝缘状态在线评估方法，该方法利用局部放电和工作环境数据建立神经网络模型对绝缘状态进行评估和诊断。由于需要许多专用传感器采集大量的数据，该方法实施成本较高，而且对模型的精确性要求很高。

公开号为CN105158659A的中国发明专利公开了一种变频电机绝缘自动检测系统，该系统只能在停机间歇对电机绝缘进行离线式检测，无法准确地评估电机真实运行时的绝缘状态。

综上所述，现有的电机绝缘状态监测技术普遍存在早期劣化状态检测灵敏度不足、监测系统成本昂贵以及不利于可持续在线监测的问题。申请人希望寻求技术方案对上述技术问题进行改进。

发明内容