驅(qū)動(dòng)馬達(dá)是電動(dòng)汽車的主要能量轉(zhuǎn)換裝置。組絕緣的使用壽命和可靠性對(duì)電動(dòng)汽車的安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要影響。響電動(dòng)機(jī)繞組絕緣壽命的主要因素是電動(dòng)機(jī)端和開(kāi)關(guān)處的過(guò)電壓的大小。率。文基于電動(dòng)汽車的總體結(jié)構(gòu)，建立了電動(dòng)機(jī)側(cè)電壓應(yīng)力的MATLAB仿真分析模型，研究了不同參數(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)側(cè)電壓應(yīng)力的影響。結(jié)合了幾種不同的逆變器策略以提供繞組。算絕緣壽命的方法，并進(jìn)行分析示例。文檔中介紹的方法可用于預(yù)測(cè)和計(jì)算電動(dòng)機(jī)繞組的絕緣壽命d電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。組絕緣是發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性中最薄弱的環(huán)節(jié)之一，它將極大地影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性[1-2]。致繞組絕緣老化的主要因素是電應(yīng)力。了絕緣電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的繞組，電應(yīng)力的兩個(gè)主要因素是電機(jī)端子的電壓幅度和PWM的開(kāi)關(guān)頻率[3-4]。組絕緣壽命的分析與工業(yè)牽引電動(dòng)機(jī)具有相同的觀點(diǎn)，但也存在一些差異。同的一點(diǎn)是，電氣老化對(duì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和工業(yè)牽引電動(dòng)機(jī)具有相同的機(jī)理和相同的作用形式。
　　別在于，電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)具有特定的運(yùn)行條件，這使得其繞組絕緣的熱應(yīng)力不同于工業(yè)牽引電動(dòng)機(jī)。于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際結(jié)構(gòu)，本文研究了PWM脈沖和逆變器策略產(chǎn)生的端子過(guò)電壓幅度，全局影響開(kāi)關(guān)頻率并給出繞組絕緣的電老化壽命接近電動(dòng)汽車的實(shí)際運(yùn)行條件。模型基于電動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件，計(jì)算了繞組絕緣的電氣壽命。機(jī)端子的過(guò)電壓不僅與端子的啟動(dòng)系數(shù)和反射系數(shù)有關(guān)，而且與電纜中入射波的傳播速度，電纜的長(zhǎng)度和電纜的上升時(shí)間有關(guān)。PWM脈沖等它也會(huì)極大地影響它[5-7]，并且上述因素由于電動(dòng)汽車制造商之間的差異，功率的差異，很難一一分析所有的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。動(dòng)電動(dòng)機(jī)和車輛模型。們可以分析特定車輛模型的數(shù)據(jù)范圍，對(duì)于最差的工作條件，給出電動(dòng)機(jī)端子上的過(guò)電壓極限值更為實(shí)用。PWM逆變器電源的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)裝置的上升時(shí)間由其自身的性質(zhì)決定，通常在數(shù)十至數(shù)百ns之間；另外，電動(dòng)機(jī)電源電纜具有不同的形狀，但通常長(zhǎng)度不超過(guò)5 m。沖電纜的傳輸速度通常在100到200 m /μs之間，電機(jī)末端的反射系數(shù)通常在0.6到0.9之間，而在電動(dòng)機(jī)端的反射系數(shù)通常在0.6到0.9之間。變器的一端通常為-1 [8]，假設(shè)母線電壓為100 V，則電動(dòng)機(jī)的三個(gè)Y形連接至相繞組。以上給出的參數(shù)范圍的基礎(chǔ)上，建立了電機(jī)電纜傳輸電纜的Matlab仿真模型，并對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行了仿真研究。擬搜索條件如下：電纜長(zhǎng)度為5 m；電纜長(zhǎng)度為5 m。PWM脈沖上升時(shí)間為150 ns；傳輸速度為100 m /μs； PWM脈沖的幅度為100 V；終端反射系數(shù)為0.6?1；開(kāi)始時(shí)的反射系數(shù)為-1。果如圖1所示。圖1中可以看出，由端子的不同反射系數(shù)產(chǎn)生的過(guò)電壓比是不同的。
　　端子的反射系數(shù)減小時(shí)，端子的過(guò)電壓呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。子的反射系數(shù)越高，過(guò)電壓脈沖的衰減越慢。果端子的反射系數(shù)為1，相當(dāng)于開(kāi)路，則過(guò)電壓將在傳輸線上無(wú)衰減地來(lái)回傳輸。PWM脈沖上升時(shí)間也會(huì)影響過(guò)電壓，下面將模擬并分析不同脈沖上升時(shí)間所產(chǎn)生的端子電壓。電纜長(zhǎng)度為5 m； PWM脈沖上升時(shí)間為50到350 ns；傳輸速度為100 m /μs； PWM脈沖幅度為100 V；終端反射系數(shù)為0.8；初始反射系數(shù)為-1。

　　果如圖2所示。圖2可以看出，當(dāng)PWM脈沖上升時(shí)間小于150 ns時(shí)，當(dāng)PWM脈沖上升時(shí)間減小時(shí)，端子上的過(guò)電壓率電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩減小，并且振蕩的峰值電壓逐漸向后移動(dòng)，但是振蕩周期基本不變。電纜長(zhǎng)度或電磁波的傳輸速度發(fā)生變化時(shí)，也會(huì)影響驅(qū)動(dòng)電機(jī)末端的電壓。下是對(duì)不同長(zhǎng)度電纜產(chǎn)生的端子電壓的仿真研究，電纜長(zhǎng)度為1至5 m； PWM脈沖上升時(shí)間為150 ns；傳輸速度為100 m /μs； PWM脈沖的幅度為100 V；端子的反射系數(shù)為0.8；將反射系數(shù)設(shè)為-1，結(jié)果如圖3所示。圖3所示，隨著電纜長(zhǎng)度的減小，機(jī)器端子上的過(guò)電壓減小，峰值電壓為。蕩逐漸向前發(fā)展，振蕩周期也呈下降趨勢(shì)，這是由于電纜長(zhǎng)度不同而引起的PWM脈沖傳輸時(shí)間不一致，因此振幅機(jī)器上疊加的張力不同。于傳輸時(shí)間是電纜中電磁波的傳輸速度和電纜長(zhǎng)度的函數(shù)，因此在其他條件不變的情況下，過(guò)電壓的幅度取決于到達(dá)時(shí)間之間的關(guān)系。果傳輸速度改變，則電動(dòng)機(jī)過(guò)電壓電纜長(zhǎng)度變化的性質(zhì)和趨勢(shì)應(yīng)相似，在此不再贅述。慮到以上分析，電纜諸如脈沖上升時(shí)間，反射系數(shù)和電纜長(zhǎng)度之類的因素是決定電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)端子上過(guò)電壓量的主要因素。動(dòng)機(jī)。分析電動(dòng)機(jī)繞組絕緣的可靠性或計(jì)算老化壽命時(shí)，只要采用上述參數(shù)的極限值，就可以代表電動(dòng)機(jī)最惡劣的工作條件d電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)。

　　于AC電動(dòng)機(jī)，不同的逆變器方法具有不同的RMS電壓，并且使用DC電壓存在問(wèn)題，即DC總線電壓與電機(jī)額定電壓。文分析了電壓型六階波逆變器，SPWM和SVPWM逆變器的電壓使用情況。不同的逆變器策略下，電動(dòng)機(jī)繞組線電壓的基本電壓幅度與DC總線電壓之間的關(guān)系是不同的，即DC總線電壓確實(shí)線電壓的基波電壓的幅值與直流母線電壓的比值不同。義為使用電壓，可用直流電壓的使用如表1所示。同的UPS策略具有不同的直流電源使用率對(duì)于同一臺(tái)交流電機(jī)，要確保其標(biāo)稱輸出功率，所需的最小總線電壓有所不同。于具有相同標(biāo)稱電壓的同一電動(dòng)機(jī)，如果使用上述三種逆變器策略，則方波逆變器所需的直流母線電壓最低，而直流電機(jī)所需的直流母線電壓最低。SPWM逆變器最高；否則，如果使用相同的母線電壓，則方波逆變器會(huì)導(dǎo)致電機(jī)繞組的最高線電壓，這也會(huì)影響繞組的電應(yīng)力，因此在分析繞組絕緣的使用壽命。施電老化模型。內(nèi)外研究人員對(duì)絕緣體的電老化模型進(jìn)行了廣泛的研究。論如下：PWM脈沖的頻率和峰值是影響絕緣壽命的兩個(gè)主要因素。際上，快速的開(kāi)關(guān)頻率將增加絕緣材料的疲??勞并引起快速老化。壓峰值將加劇高頻介電損耗，并且在絕緣部分中將產(chǎn)生較高的局部溫度，這將導(dǎo)致使用壽命降低。緣老化模型和PWM脈沖頻率滿足逆功率定律的公式[9-10]。中：是考慮頻率（h）時(shí)繞組絕緣的使用壽命；是測(cè)試常數(shù)；是頻率（Hz）。果PWM逆變器施加到繞組絕緣的電壓脈沖的幅度小于閾值以產(chǎn)生局部放電，則電老化模型也會(huì)響應(yīng)功率定律關(guān)系反向[11]。中：是峰值電壓為（h）時(shí)繞組絕緣的使用壽命；是峰值電壓為（h）時(shí)繞組絕緣的使用壽命;通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的系數(shù)。類型中，分別是頻率為的繞組絕緣子（h）的使用壽命和峰值電壓。已知諸如UPS策略和母線電壓之類的參數(shù)時(shí)，可以使用公式（3）計(jì)算繞組絕緣的電氣壽命。外，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，熱應(yīng)力對(duì)絕緣的壽命有很大的影響[13]，因此必須考慮熱應(yīng)力對(duì)絕緣壽命的影響。用公式（4），可以計(jì)算出電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的繞組絕緣的電氣壽命。

　　據(jù)上一節(jié)中電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組絕緣的電老化模型，可以預(yù)測(cè)和分析繞組絕緣在以下位置的電氣壽命：標(biāo)稱溫度升高。于由PWM逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，匝之間的絕緣應(yīng)力最重要的類型是電動(dòng)機(jī)端部的瞬時(shí)電壓變化；對(duì)于兩電平逆變器，瞬時(shí)電壓變化為l電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的末端是母線電壓。PWM波形引起的過(guò)沖電壓總和。設(shè)電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)的繞組由環(huán)氧樹(shù)脂或云母絕緣材料制成。機(jī)的額定峰值電壓為311 V，頻率為50 Hz，由兩級(jí)PWM逆變器供電。據(jù)電動(dòng)汽車電壓標(biāo)準(zhǔn)，可能的總線電壓值范圍為144 V，168 V，192 V和216V。這種情況下，超過(guò)電壓限制的系數(shù)約為0.5開(kāi)關(guān)頻率可在1至20 kHz之間變化。據(jù)IEC發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法獲得相關(guān)系數(shù)的準(zhǔn)確值。用時(shí)，大約為1，大約為10。
　　標(biāo)稱溫度升高時(shí)，對(duì)應(yīng)于不同開(kāi)關(guān)頻率和母線電壓的繞組絕緣的估計(jì)壽命如圖4所示。稱溫度如圖4所示，隨著母線電壓的升高，繞組絕緣的使用壽命會(huì)迅速降低，因?yàn)楸臼纠俣ɡ@組絕緣的使用壽命為20，000 h在311 V時(shí)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)端部的瞬時(shí)電壓變化值超過(guò)311 V時(shí)，絕緣的壽命將隨著電壓的增加而減少一個(gè)數(shù)量級(jí)[14]；在相同的母線電壓下，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率增加時(shí)，不僅絕緣之間的放電場(chǎng)強(qiáng)度將增加，而且每單位時(shí)間的放電次數(shù)也將增加。大大增加了絕緣的壽命。選擇電動(dòng)馬達(dá)時(shí)，基于對(duì)汽車性能的滿意程度，降低母線電壓值和開(kāi)關(guān)頻率可以延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的使用壽命。組絕緣。
　　文使用PWM來(lái)模擬電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)端子處的電壓應(yīng)力，并給出PWM開(kāi)關(guān)頻率，電壓反射系數(shù)和電纜長(zhǎng)度對(duì)振幅的影響。慮到不同的逆變器，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的過(guò)電壓。策略結(jié)合繞組絕緣老化模型，給出了一種考慮到端子兩端電壓幅度的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組絕緣持續(xù)時(shí)間的計(jì)算方法和開(kāi)關(guān)頻率。
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