[发明专利]基于特高频的新能源汽车变频电机故障放电实时探测系统

说明书

本发明公开了基于特高频的新能源汽车变频电机绝缘故障放电实时探测系统，该系统包括安装在新能源汽车变频电机尾部的UHF传感器，与UHF传感器连接并根据PWM上升/下降时间自动调节选频参数的选频电路，与选频电路连接并将选频电路滤波后的信号进行放大的检波低噪放大电路，与检波低噪放大电路连接并用于比较放大信号是否超出放电阈值的快速比较器，以及与快速比较器连接并在变频电机异常时发出报警信号的声光报警电路。通过上述方案，本发明可在脉宽调制电压强电磁干扰环境中，精确探测电动汽车变频电机绝缘系统微弱放电，并发出实时报警，具有较高的实用和推广价值。

技术领域

本发明属于新能源汽车在线监测技术领域，具体地讲，是涉及基于特高频的新能源汽车变频电机故障放电实时探测系统。

背景技术

相比于传统电机，新能源汽车变频电机工作在高频、快速变化的脉冲下，绝缘系统遭受严酷的电应力，绝缘易发生早期失效现象。随着宽禁带电力电子器件的发展，传统IGBT开关频率将提高至大于20kHz，重复脉冲电压上升时间降至100ns以下，势必造成：(1)介质损耗增加；(2)电机端部过电压及绝缘系统内电压分布不均。以上因素会增加局部放电发生概率从而加剧绝缘电、热老化，给新能源汽车变频电机安全性带来挑战。

局部放电是反映电机绝缘性能的重要参数之一，是绝缘开始劣化的征兆。因此，对工作在高频脉冲电压下的新能源汽车电机绝缘系统有必要进行绝缘状态实时探测。而现有检测技术大多面向正弦或直流电压环境，灵敏度不高且无法在变频器产生的高频强电磁干扰环境下使用，不能准确对新能源汽车变频电机运行状况作出判断。

发明内容

为克服现有技术不足，本发明提出的基于特高频方法的新能源汽车变频电机故障放电实时探测系统，能够精准快速的对新能源汽车绝缘存在的潜在危险放电作出判断报警，从而避免了变频电机突发事故的发生。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于特高频的新能源汽车变频电机故障放电实时探测系统，包括安装在新能源汽车变频电机尾部的UHF传感器，与UHF传感器连接并根据PWM上升/下降时间不同自动调节选频参数进而控制内部继电器开断的选频电路，与选频电路连接并将选频电路滤波后的信号进行放大的检波低噪放大电路，与检波低噪放大电路连接并用于比较放大信号是否超出放电阈值的快速比较器，以及与快速比较器连接并在变频电机异常时发出报警信号的声光报警电路，其中，所述选频电路与检波低噪放大电路构成数据处理系统，所述快速比较器与声光报警电路构成报警系统。

进一步地，所述UHF传感器从底部到顶部依次设有底部金属反射腔、阻抗变换器、天线和顶端覆盖层；其中，顶端覆盖层用螺柱与所述天线和底部金属反射腔固定，并且UHF传感器能够在高频电力电子强干扰环境中采集变频电机绝缘系统微弱放电信号。

进一步地，所述天线为用于检测故障放电信号的阿基米德平面螺旋天线。

进一步地，所述顶端覆盖层包括与天线连接的覆盖介质层基板，以及位于覆盖介质层基板下表面集总阻抗的圆形贴片，其中，覆盖介质层基板与变频电机尾部通过螺丝连接。

具体地，所述选频电路包括多个与UHF传感器连接并用于接收UHF传感器采集到放电信号的信号调整模块，以及与信号调整模块连接的控制采集模块；所述信号调整模块包括多组与UHF传感器连接的滤波器，以及与滤波器数量匹配并同时与滤波器和控制采集模块连接的继电器；所述控制采集模块包括控制电路和采集电路。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：